En química , la catenación es el enlace de átomos del mismo elemento en una serie, llamada cadena . [1] Una cadena o forma de anillo puede estar abierta si sus extremos no están unidos entre sí (un compuesto de cadena abierta ), o cerrados si están unidos en un anillo (un compuesto cíclico ). Las palabras catenar y catenar reflejan la raíz latina catena , "cadena".
La catenación ocurre más fácilmente con el carbono , que forma enlaces covalentes con otros átomos de carbono para formar cadenas y estructuras más largas. Ésta es la razón de la presencia de una gran cantidad de compuestos orgánicos en la naturaleza. El carbono es más conocido por sus propiedades de catenación, siendo la química orgánica esencialmente el estudio de las estructuras de carbono catenados (y conocidas como catenas ). Las cadenas de carbono en bioquímica combinan cualquiera de varios otros elementos, como hidrógeno , oxígeno y biometales , en la columna vertebral del carbono.
Sin embargo, el carbono no es de ninguna manera el único elemento capaz de formar tales catenas, y varios otros elementos del grupo principal son capaces de formar una amplia gama de catenas, que incluyen hidrógeno , boro , silicio , fósforo y azufre .
La capacidad de un elemento para catenar se basa principalmente en la energía de enlace del elemento consigo mismo, que disminuye cuando los orbitales más difusos (aquellos con un número cuántico azimutal más alto ) se superponen para formar el enlace. Por lo tanto, el carbono, con el orbital p de capa de valencia menos difusa, es capaz de formar cadenas de átomos enlazadas sigma pp más largas que los elementos más pesados que se unen a través de orbitales de capa de valencia superior. La capacidad de catenación también está influenciada por una variedad de factores estéricos y electrónicos, incluida la electronegatividad del elemento en cuestión, el orbital molecularny la capacidad de formar diferentes tipos de enlaces covalentes. Para el carbono, la superposición sigma entre átomos adyacentes es lo suficientemente fuerte como para que se puedan formar cadenas perfectamente estables. Con otros elementos, alguna vez se pensó que esto era extremadamente difícil, a pesar de la gran cantidad de pruebas que indicaban lo contrario.
Las teorías de la estructura del agua involucran redes tridimensionales de tetraedros y cadenas y anillos, unidas a través de enlaces de hidrógeno . [ cita requerida ]
En 2008 se informó de una red policatenados, con anillos formados a partir de hemisferios con plantillas metálicas unidos por enlaces de hidrógeno. [2]