4. Wiązania kowalencyjne

4.4. Orbitale molekularne a wiązania typu sigma i typu pi

Wiązania σ i π

Wiązania kowalencyjne powstają na skutek przenikania się orbitali atomowych, a sposób ich przenikania pozwala na określenie typu wiązania – zazwyczaj są to wiązania pojedyncze lub podwójne

Wiązania pojedyncze powstają w wyniku czołowego nakładania się orbitali atomowych wiążących się atomów, tzn. orbitale atomowe przenikają się na osi łączącej dwa atomy – wiązanie typu σ

W najprostszych wypadkach przenikają się dwa orbitale typu s, dwa orbitale typu p, a także orbital typu s z orbitalem typu p

Nakładanie czołowe orbitali

Grafika: oprac. Sylwia Zelek-Pogudz, licencja CC BY-SA 4.0 
[na podst. Jak powstają wiązania typu sigma?* Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.]

Dla przykładu :

  • orbital molekularny powstający poprzez czołowe nałożenie się dwóch orbitali s (o kształcie sferycznym), występuje w cząsteczce H2,
  • orbital molekularny powstający poprzez czołowe przenikanie się jednego orbitalu s oraz jednego orbitalu p, występuje w cząsteczce HF,
  • orbital molekularny powstający poprzez czołowe przenikanie się dwóch orbitali p, tworzy wiązanie σ w cząsteczce F2.

Nurtuje Cię pytanie jak powstają orbitale molekularne?* Obejrzyj animację, może uzyskasz odpowiedź.

Animacja: Jak powstają orbitale molekularne?*. Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Orbitale typu p mają dodatkową możliwość przenikania się.

Jeśli dwa orbitale p pochodzące od dwóch różnych atomów mają możliwość ustawienia się idealnie równolegle do siebie, może nastąpić tzw. przenikanie się „boczne” – tworzy się wtedy wiązanie typu π.

Wiązanie π nie występuje samodzielnie, ale towarzyszy wiązaniu σ.

Mamy z nim do czynienia tylko w wypadku występowania w cząsteczce wiązania podwójnego lub potrójnego.

Wiązania π są słabsze od wiązań σ, dlatego podczas reakcji chemicznych to one pierwsze ulegają zerwaniu.

Nakładanie boczne orbitali
Grafika: Boczne nakładanie się orbitali typu p*. Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Dla przykładu :

  • w dwuatomowej cząsteczce tlenu O2 w wyniku nałożenia się dwóch rodzajów orbitali atomowych ze sobą, pomiędzy atomami tlenu tworzy się wiązanie podwójne (jedno wiązanie typu σ oraz jedno wiązanie typu π),
  • w dwuatomowej cząsteczce azotu N2 w wyniku nałożenia się trzech rodzajów orbitali atomowych ze sobą, pomiędzy atomami azotu tworzy się wiązanie potrójne (jedno wiązanie typu σ oraz dwa wiązania typu π).
_________________
* Wykorzystano grafiki zamieszczone na Zintegrowanej Platformie Edukacyjnej.

Mini Quiz