Sigma ir Pi jungtys yra dviejų tipų kovalentiniai ryšiai randama molekulėse ir junginiuose. Sigma ir Pi ryšiai atlieka lemiamą vaidmenį suprantant įvairių cheminių medžiagų struktūrą, stabilumą ir reaktyvumą. Sigma ryšiai pasižymi tiesioginiu persidengimu, didesniu elektronų tankiu išilgai ryšio ašies ir galimybe laisvai suktis. Kita vertus, Pi ryšiai apima lygiagrečią p-orbitos persidengimą, elektronų tankį aukščiau ir žemiau tarpbranduolinės ašies ir tam tikru mastu riboja sukimąsi.
Šiame straipsnyje aptarsime sigma ir pi jungčių sąvoką, įskaitant įvairius jų pavyzdžius, charakteristikas ir pagrindinius abiejų jungčių skirtumus. Šio straipsnio pabaigoje jūs puikiai suprasite šiuos esminius kovalentinius ryšius, ty Sigma ir Pi ryšius; ir jų reikšmę chemijos pasaulyje.
Turinys
- Kas yra Sigma Bondas?
- Sigma Bond tipai
- Kas yra Pi obligacijos?
- Sigma ir Pi obligacijų skirtumai
- Sigma ir Pi jungčių reikšmė cheminiame surišime
Kas yra Sigma Bondas?
Sigma jungtis susidaro išilgai tarpbranduolinės ašies persidengiant surišimo orbitoms. Tai vadinama tiesioginiu persidengimu arba ašiniu persidengimu. S orbitalių persidengimas, taip pat p orbitalių persidengimas vienoje jungtyje, lemia sigmos ryšius. Sigma ryšiai leidžia laisvai suktis aplink jungties ašį, nes elektronų tankis koncentruojamas išilgai ryšio ašies.
Sigma obligacijų charakteristikos
Pagrindinės sigma jungčių savybės yra šios:
sėkmės
- Sigma ryšys yra stiprus ryšys su aiškiai apibrėžta kryptimi.
- Elektronų tankis sigma jungtyje yra sutelktas išilgai tarpbranduolinės ašies.
- Sigma jungtys leidžia laisvai suktis aplink jungties ašį.
- Sigma ryšiai gali egzistuoti viengubomis, dvigubomis arba trigubomis jungtimis.
- Sigma jungtys turi cilindrinę simetriją išilgai jungties ašies.
Sigma obligacijų pavyzdžiai
Yra įvairių sigma obligacijų pavyzdžių, nes visos pavienės obligacijos yra tik simaga obligacijos. Kai kurie įprasti pavyzdžiai:
- Metane (CH4), anglies ir vandenilio viengubos jungtys yra sigma ryšiai.
- Etene (C2H4), anglies-anglies dviguba jungtis apima vieną sigma jungtį ir vieną pi jungtį.
- Vandens molekulėje (H2O), yra dvi sigmos jungtys: viena tarp kiekvieno vandenilio atomo ir deguonies atomo.
- Amoniake (NH3), yra trys sigma ryšiai, po vieną kiekvienam vandenilio atomui, sujungtam su azoto atomu.
Sigma obligacijos molekulinės orbitos teorijoje
- Molekulinių orbitų teorijoje sigma ryšiai paaiškinami kaip sąveika tarp atominių orbitalių formuojant molekulines orbitales.
- Molekulinės orbitos teorijoje pradinis taškas yra atskirų molekulės atomų atominių orbitalių svarstymas.
- Sigma ryšių susidarymas apima atominių orbitų sutapimą iš dviejų atomų.
- Kai dvi atominės orbitos persidengia, jos susijungia ir sudaro molekulines orbitas.
- Sigmos jungties atveju dviejų atominių orbitalių banginių funkcijų konstruktyvūs trukdžiai sukuria sigmos molekulinę orbitalę (σ MO).
- Molekulinių orbitų teorija numato ir jungiamųjų, ir antijunginių molekulinių orbitalių susidarymą.
- Jungiamoji MO (σ jungtis) turi mažesnę energiją ir yra susijusi su elektronų tankiu tarp branduolių, o tai stabilizuoja molekulę.
- Antijungimas MO (σ* antijungimas) turi didesnę energiją ir turi elektronų tankį už tarpbranduolinės srities ribų.
Sigma Bond tipai
Sigma ryšiai gali būti suskirstyti į skirtingus tipus, atsižvelgiant į dalyvaujančių atominių orbitų pobūdį ir jų sutapimo būdą. Pagrindiniai sigma obligacijų tipai yra šie:
s-s Persidengimas
Kai ss persidengia, dvi s orbitos iš dviejų atomų persidengia tiesiai išilgai tarpbranduolinės ašies (priešinis sutapimas).
Pavyzdžiui, vandenilio molekulėje (H2) du vandenilio atomai sudaro sigma ryšį per ss persidengimą.
Šiuo atveju dvi pusiau užpildytos s-orbitalės sutampa išilgai tarpbranduolinės ašies, kaip parodyta toliau:
s-p Persidengimas
Šiuo atveju vieno atomo pusiau užpildytos s-orbitalės ir kito atomo pusiau užpildytos p-orbitalės sutampa. Sp persidengimo atveju viena s orbitalė ir viena p orbitalė iš dviejų skirtingų atomų persidengia tiesiai išilgai tarpbranduolinės ašies.
Klasikinis sp persidengimo pavyzdys yra anglies ir vandenilio (C-H) ryšiai metane (CH4), kur anglies atomo 2s orbitalė persidengia su vandenilio atomo 1s orbita ir sudaro sigma ryšius.
p-p Persidengimas
Šio tipo sutapimas vyksta tarp dviejų artėjančių atomų pusiau užpildytų p-orbitalių. Kai sutampa pp, dvi lygiagrečios p orbitos iš dviejų atomų persidengia viena šalia kitos virš ir žemiau tarpbranduolinės ašies.
Pavyzdžiui, tokioje molekulėje kaip etenas (C2H4), anglies-anglies dviguba jungtis susideda ir iš sigma jungties, ir iš pi jungties, susidariusios per pp sutapimą.
nedeterministiniai baigtiniai automatai
Kas yra Pi obligacijos?
Susidarant pi ryšiui, atomų orbitos persidengia taip, kad jų ašys lieka lygiagrečios viena kitai ir statmenos tarpbranduolinėms ašims. Pi ryšiai paprastai susidaro be sigma ryšių dvigubose arba trigubose jungtyse (pvz., alkinuose ar alkinuose) ir apima nehibridizuotų p orbitalių persidengimą. Pi ryšiai tam tikru mastu riboja sukimąsi aplink jungties ašį, nes elektronų tankis yra didesnis ir mažesnis tarpbranduolinė ašis.
Pi obligacijų charakteristikos
- Pi ryšiai riboja sukimąsi tarp atomų molekulėje.
- Pi jungtyje elektronų tankis yra sutelktas aukščiau ir žemiau tarpbranduolinės ašies.
- Pi ryšiai paprastai yra silpnesni nei sigma ryšiai dėl jų sutapimo iš vienos pusės į kitą.
- Pi jungtyse elektronų tankis pasiskirsto didesniame plote.
- Pi jungtys dažniausiai randamos dvigubose ir trigubose jungtyse.
Pi obligacijų pavyzdžiai
- Etene (taip pat žinomas kaip etilenas) yra dviguba jungtis tarp dviejų anglies atomų. Šioje jungtyje yra viena sigma jungtis (σ) ir viena pi jungtis (π), kurią sudaro p-orbitalių persidengimas.
- Benzenas yra šešių narių žiedinė struktūra su kintamomis viengubomis ir dvigubomis jungtimis. Jame yra trys sigma ryšiai (C-C) ir trys pi ryšiai (C=C).
- Deguonies molekulėje (O2), tarp dviejų deguonies atomų yra dviguba jungtis. Šią dvigubą jungtį sudaro viena sigma jungtis ir viena pi jungtis. Pi jungtis susidaro, kai deguonies atomų p-orbitalės persidengia viena šalia kitos.
- Azoto molekulėje (N2), tarp dviejų azoto atomų yra triguba jungtis, susidedanti iš vienos sigma jungties (σ) ir dviejų pi jungčių.
Sigma ir Pi obligacijų skirtumai
Sigma ir pi jungties skirtumai yra tokie:
| Charakteristika | Sigma (σ) Bondas | Pi (π) Ryšys |
|---|---|---|
| Ryšio formavimas | Susidaro dėl atominių orbitų persidengimo priešais arba nuo galo iki galo. | Susidaro dėl atominių orbitų persidengimo iš vienos pusės į kitą. |
| Vienos obligacijos obligacijų skaičius | Viena sigma jungtis visada yra viename kovalentiniame ryšyje. | Vieną pi jungtį paprastai lydi sigma ryšys vienoje jungtyje. |
| Elektronų pasiskirstymas | Elektronai yra sutelkti išilgai ašies tarp dviejų branduolių. | Elektronai pasiskirsto aukščiau ir žemiau ryšio ašies, todėl susidaro elektronų debesis. |
| Ryšio stiprumas | Sigma ryšiai paprastai yra stipresni ir stabilesni nei pi ryšiai. | Pi ryšiai yra silpnesni ir labiau linkę trikdyti nei sigma ryšiai. |
| Rotacija | Sigma jungtys leidžia laisvai suktis aplink jungties ašį. | Pi ryšiai riboja sukimąsi ir sukuria dvigubos arba trigubos jungties charakterį. |
| Hibridizacija | Sigma ryšiai gali susidaryti su s ir p orbitale ir apimti sp, sp2, arba sp3hibridizacija. | Pi ryšiai paprastai apima p-p sutapimą ir gali tekti naudoti nehibridizuotas p orbitales. |
| Vieta keliose obligacijose | Sigma ryšiai randami viengubose jungtyse, o pirmoji jungtis – daugialypėse (pvz., dviguboje arba triguboje jungtyje). | Pi jungtys randamos keliose jungtyse, pavyzdžiui, antroji ir trečioji ryšiai yra dviguboje arba triguboje jungtyje. |
| Persidengimo tipas | Orbitų persidengimas viena nuo kitos. | Orbitų sutapimas iš vienos pusės į kitą. |
| Pavyzdžiai | C-C vienguba jungtis, C-H jungtis, C=C dviguba jungtis, C≡C triguba jungtis | C=C dviguba jungtis, C≡C triguba jungtis, N=N triguba jungtis |
| Jėga | Paprastai stipresnis | Paprastai silpnesnis |
| Skaičius keliose obligacijose | Viena sigma jungtis vienoje jungtyje; viena sigma jungtis dviguboje jungtyje (plius viena pi jungtis); viena sigma jungtis triguboje jungtyje (plius dvi pi jungtys) | Viena pi jungtis dviguboje jungtyje; dvi pi jungtys triguboje jungtyje |
| Elektronų tankis | Sutelkta palei tarpbranduolinę ašį | Koncentruota aukščiau ir žemiau tarpbranduolinės ašies |
| Rotacija | Leidžia laisvai suktis aplink jungties ašį | Apriboja sukimąsi dėl persidengimo iš vienos pusės į kitą |
| Orbitalių geometrija | Sigmos orbitos yra cilindriškai simetriškos. | Pi orbitalės turi dvi skilteles aukščiau ir žemiau ryšio ašies. |
| Atsiradimas | Randama visuose kovalentiniuose ryšiuose, įskaitant viengubus, dvigubus ir trigubus ryšius | Rasta dvigubose ir trigubose jungtyse |
Sigma ir Pi obligacijų pavyzdžiai
Yra įvairių sigma ir pi jungčių pavyzdžių. Aptarkime keletą pavyzdžių:
Sigma ir Pi obligacijos etene (C2H4)
Molekulėse su dvigubomis (π) arba trigubomis (σ) jungtimis, be pi jungčių, taip pat egzistuoja sigma ryšiai. Pavyzdžiui, etene (C2H4), anglies-anglies jungtį sudaro viena sigma jungtis ir viena pi jungtis.
pašalinti paskutinį simbolį iš eilutės
Sigma jungtis yra tiesiogiai tarp dviejų anglies atomų (C-C), o pi jungtis susidaro aukščiau ir žemiau sigma jungties anglies atomų p-orbitalėse.
Sigma ir Pi ryšiai acetilene (C2H2)
Acetilenas (C2H2) turi trigubą ryšį tarp dviejų anglies atomų. Ši triguba jungtis susideda iš vienos sigma jungties ir dviejų pi jungčių:
Šiuo atveju dvi pi jungtys yra virš ir žemiau sigma jungties. Pi ryšiai susidaro dėl anglies atomų p-orbitalių šoninio persidengimo.
Sigma ir Pi obligacijos benzene
Benzene (C6H6), yra šešios sigmos (σ) jungtys, susidariusios dėl atominių orbitalių persidengimo, užtikrinančios struktūrinį stabilumą. Be to, yra trys pi (π) ryšiai, susiję su kintamosiomis dvigubomis jungtimis šešiakampiame žiede, o tai prisideda prie unikalaus molekulės stabilumo ir reaktyvumo dėl delokalizuoto elektronų debesies virš žiedo ir po juo.
Sigma ir Pi jungčių reikšmė cheminiame surišime
Sigma ir Pi jungtys turi tam tikrą reikšmę cheminiam ryšiui, ir tai yra:
- Sigma ir pi jungčių skaičius ir tipai molekulėje yra labai svarbūs nustatant jos stechiometriją.
- Jų svarba yra jų indėlis į molekulių struktūrą, stabilumą ir reaktyvumą.
- Sigma ryšiai leidžia laisvai suktis aplink jungties ašį, o tai labai svarbu tiriant konformacinę izomeriją organinėje chemijoje. Kita vertus, Pi ryšiai riboja sukimąsi ir prisideda prie molekulių, turinčių dvigubų ar trigubų jungčių, standumo.
Klausimo pavyzdys apie Sigma obligacijas ir Pi obligacijas
1 klausimas: išsamiai aptarkite Sigma ir Pi Bond.
Atsakymas:
Sigma (σ) ir pi (π) ryšiai yra du pagrindiniai kovalentinių ryšių tipai, susidarantys tarp atomų, kai jie dalijasi elektronais. Sigma ryšiai paprastai yra stipresni nei pi ryšiai, nes orbitos labiau sutampa, todėl elektronų tankis išilgai ryšio ašies yra didesnis.
2 klausimas: paaiškinkite Sigma ir Pi Bond skirtumus.
Atsakymas:
Sigma ryšiai (σ) susidaro dėl atominių orbitalių persidengimo, leidžiančio laisvai suktis išilgai ryšio ašies. Pi ryšiai (π) atsiranda dėl p orbitalių šoninio persidengimo, ribojančio sukimąsi ir sudarant dvigubą arba trigubą jungtį. Sigma ryšiai yra stipresni ir pirminiai, o pi ryšiai yra silpnesni ir antriniai daugialypiuose ryšiuose.
3 klausimas: kaip nustatomas bet kurios molekulės stabilumas?
Atsakymas:
Molekulės stabilumą pirmiausia lemia kovalentinių ryšių stiprumas ir tų ryšių išsidėstymas molekulės struktūroje. Sigma ryšiai suteikia pirminį ryšį tarp atomų ir paprastai yra stipresni nei pi ryšiai. Tačiau pi ryšiai prisideda prie bendro ryšio stiprumo ir gali turėti įtakos molekulės geometrijai bei reaktyvumui. Sigma ir pi jungčių derinys leidžia susidaryti stabilioms molekulėms su aiškiai apibrėžtomis struktūromis, o jų buvimas yra labai svarbus nustatant junginių chemines savybes ir reaktyvumą.
Sigma obligacijos ir Pi obligacijos: DUK
1. Kas yra Sigma ir Pi obligacijos?
Sigma (σ) ryšiai atsiranda dėl atominės orbitos persidengimo ir leidžia laisvai suktis. Pi (π) ryšiai susidaro iš lygiagrečios p orbitos persidengimo, ribojančio sukimąsi.
2. Kiek Sigma obligacijų ir Pi obligacijų gali turėti viena obligacija?
Viena kovalentinė jungtis susideda iš vienos sigmos jungties, o vienoje jungtyje nėra pi jungčių.
3. Ar dviguba obligacija gali turėti ir Sigma, ir Pi obligacijas?
Dviguba jungtis susideda iš vienos sigma (σ) jungties ir vienos pi (π) jungties.
4. Kokių tipų orbitalės gali sudaryti Sigma obligacijas?
Sigmos ryšiai gali susidaryti iš s-s, s-p, p-p ir kai kurių d orbitalių persidengimo.
java elseif
5. Kokių tipų orbitalės gali sudaryti Pi obligacijas?
Pi ryšiai susidaro iš lygiagrečių p-p arba d-p orbitalių persidengimo.
6. Ar Sigma ir Pi obligacijos gali egzistuoti toje pačioje molekulėje?
Taip, sigma ir pi ryšiai gali egzistuoti toje pačioje molekulėje, kaip ir dvigubose ir trigubose jungtyse.
7. Ar visos molekulės turi Sigma ir Pi ryšius?
Ne visos molekulės turi ir sigma, ir pi ryšius; kai kurie turi tik sigma obligacijas.
8. Ar Sigma ir Pi obligacijos yra vienodai stiprios?
Sigma ryšiai paprastai yra stipresni nei pi ryšiai dėl didesnio sigma jungčių orbitalių persidengimo.
9. Kaip išsiaiškinti Sigma ir Pi obligacijas?
Nubraižydami Lewiso struktūrą ir nustatydami viengubas, dvigubas ir trigubas obligacijas.
10. Koks yra sigmos (σ) ir Pi (π) ryšių skaičius benzene?
Sigma (σ) jungtys: iš viso benzene yra 12 sigma jungčių. Tai apima šešias anglies-anglies pavienes jungtis ir šešias anglies-vandenilio pavienes jungtis.
Pi (π) ryšiai: benzene yra trys pi ryšiai (π ryšiai), kurie prisideda prie jo aromatingumo.