Какво е Sigma връзка?

Сигма връзките са връзки между атомите в молекулите, образувани по оста, свързващи обвързаните ядра на атомите.

Молекулярни връзки

Молекулите се образуват, когато атомите обменят или споделят електрони чрез химично свързване. По същество има три вида облигации. Йонни връзки, метални връзки и ковалентни връзки. В йонните връзки атомите просто ще обменят електрон, така че единият атом ще стане положително зареден, а другият отрицателно зареден, което ще ги привлече от електромагнитната сила. В металните връзки, електроните ще бъдат равномерно разпределени през цялата молекула, създавайки море от свободни, делокализирани електрони, обгръщащи положително заредени йони, привлечени към електроните.

В рамките на ковалентни връзки, електроните се споделят и начинът, по който те се споделят, е през облаците на вероятността на електроните и орбиталите, в които са разположени, се припокриват по начин, който е приблизително симетричен.

Орбитални и сигма връзки

Орбиталите са региони около атоми, свързани с определени енергийни нива. Електроните в орбитали по-далеч от ядрото ще имат повече енергия от електроните в орбитали, по-близо до ядрото. Когато орбиталите на един атом се припокриват с орбиталите от друг атом, те образуват молекулярни орбитали, които позволяват молекулни връзки, които, разбира се, позволяват молекули.

Сигма връзките са първият тип връзка, който ще се образува между атомите. В рамките на сигма връзка облаците на електронната вероятност ще бъдат по оста, свързващи ядрата на свързаните атоми. Сигма връзките обикновено се образуват, когато орбиталите s от различни атоми се припокриват, за да създадат връзка. Те винаги ще се образуват по оста между двете ядра, тъй като орбиталата s е подредена в нещо като сфера около ядрото.

Сигма връзки и сигма орбитали

Електроните, изграждащи сигма връзката, ще бъдат в сигма орбиталите и по този начин ще бъдат някъде по оста, свързващи ядрата на свързаните атоми. Сигма връзката обаче може да бъде стабилна или нестабилна в зависимост от това дали електроните са в сигма свързваща орбитала или антисвързваща орбитала.

Орбиталите на свързване на сигма ще бъдат в пространството между ядрата, докато антисвързващите орбитали ще са по оста, свързваща ядрата, но отстрани на атомите, противоположни на пространството между тях. Сигма връзката ще е стабилна, ако повече електрони са в свързващите орбитали и нестабилна, ако повече са в антисвързващите орбитали или ако има равен брой електрони и в двете.

Разлика между връзката Sigma и Pi

Какво е Pi връзка?

Pi връзките са връзки между атомите в молекулите, където електроните са над и под оста, свързващи ядрата на съединените атоми, но не по оста. Те са вторият тип връзка, която ще се образува в молекула след сигма връзката.

Pi връзки и p орбитали

Причината, че pi връзките се образуват над и под оста на свързване, но не по протежение на нея, е защото те се образуват обикновено от припокриващи се орбитали като p орбитали на свързаните атоми. Тези орбитали нямат електронна плътност в ядрото. В резултат на това електроните, изграждащи pi връзките, които се образуват от припокриващи се p орбитали, винаги ще се струпват в област, която не е непосредствено съседна на ядрото. Pi връзките също могат да се образуват между други атомни орбитали, като d орбитали, които имат общи характеристики с p орбитали.

Pi връзки и пи орбитали

Когато p орбитали на различни атоми се припокриват, те създават молекулярни pi орбитали, които позволяват образуването на pi връзки. Връзката отново може да бъде стабилна или нестабилна в зависимост от орбиталата, в която се намира електронът. Pi връзката ще бъде стабилна, ако в орбиталите на свързване на пи са повече електрони. Ще бъде нестабилно, ако повече са в орбиталите за свързване или ако равен брой са в двете.

Прилики между сигма връзки и pi връзки

Сигма връзките и пи връзките са базирани на специфични молекулярни орбитали, които са получени от припокриването на определени атомни орбитали, например s орбитали в случай на сигма връзки и p орбитали в случай на pi връзки. Те също могат да бъдат стабилни или нестабилни в зависимост от това дали електроните са в свързващите молекулярни орбитали или антисвързващите молекулярни орбитали.

Разлики между сигма връзки и pi връзки

Въпреки приликите им, има важни разлики.

  • Електроните, изграждащи сигма връзки, ще бъдат разпределени в пространството по оста, свързваща съединените ядра, докато електроните в пи връзките ще бъдат разпределени над и под оста, но не по протежение на нея. Сигма връзките са първата връзка, която се образува между атомите в молекулите, докато pi връзките са втората. Сигма връзките често се образуват от комбинацията на s орбитали в различни атоми, докато pi връзките се образуват от комбинацията на p и подобни орбитали в различни атоми. Освен това ориентацията на припокриващи се орбитали, които образуват pi връзки, ще бъде перпендикулярна на тази на припокриващи се орбитали, които образуват сигма връзки.

Sigma облигации срещу pi връзки

Сигма връзкаPi връзка
Атомните орбитали се припокриват по оста на свързванеАтомните орбитали се припокриват над и под оста на свързване
Първо се образуват връзки между атомите в молекулитеВтори връзки, които се образуват между атомите в молекулите
Образувано от припокриващи се орбитали като s орбиталиОбразувано от припокриващи се орбитали като p орбитали
Припокриващи се орбитали, перпендикулярни на тези на pi връзкиПрипокриващи се орбитали, перпендикулярни на тези на сигма връзки

Резюме: Sigma и Pi Bonds

Сигма връзката е връзка между атомите в молекулата, която често се образува от s орбитали, припокриващи се по оста, свързващи съединените ядра. Той е първият, който се формира и неговата стабилност зависи от това как се разпределят електроните в сигма свързването и антибондажните орбитали. Pi връзките са молекулярни връзки, образувани често от припокриващи се p орбитали от различни атоми. Електроните, изграждащи pi връзки, ще бъдат разпределени над и под оста, свързващи ядрата на свързаните атоми, но не по оста. Стабилността на тези връзки също зависи от свързващите и антисвързващите пи орбитали. Сигма връзките ще бъдат първите връзки, образувани в молекулите, докато pi връзките ще бъдат вторите връзки. Pi връзките също се образуват от атомни орбитали, ориентирани перпендикулярно на онези, които изграждат сигма връзки.

Препратки

  • Адамсън, Артър. Учебник по физическа химия. Elsevier, 2012.
  • Clayden, J., N. Greeves и S. Warren. "Органична химия, 2-ри." (2012 г.).
  • Барнс, Крейг Е. "Неорганична химия (Катрин Е. Хаускрофт и Алън Г. Шарп)." списание на химическо образование 80 (2003): 747.
  • Полинг, Линус. Естеството на химическата връзка и структурата на молекулите и кристалите: an въведение в съвременната структурна химия. Vol. 18. Университетска преса Корнел, 1960г.
  • Олбрайт, Томас А., Джеръми К. Бърдет и Мюн-Хван Уанбо. Орбитални взаимодействия в химия. John Wiley & Sons, 2013 г.
  • Streitwieser, Andrew, Clayton H. Heathcock и Edward M. Kosower. Въведение в органичното Химия. Ню Йорк: Макмилан, 1992. Печат.
  • „Кредитна снимка: https://chemistry.stackexchange.com/questions/68480/why-can-a-sigma-bond-rotate“