В чем различие между сигма связью и пи связью кратко
Обновлено: 04.07.2024
Сигма-связи - это связи между атомами внутри молекул, образованных вдоль оси, соединяющей связанные ядра атомов.
Молекулярные связи
Молекулы образуются, когда атомы обмениваются или обмениваются электронами посредством химической связи. Существуют, по существу, три типа облигаций. Ионные связи, металлические связи и ковалентные связи. В ионных связях атомы будут просто обмениваться электроном так, чтобы один атом стал заряженно заряженным, а другой отрицательно заряжен, заставляя их притягиваться электромагнитной силой. В металлических связях электроны будут равномерно распределены по всей молекуле, создавая море свободных, делокализованных электронов, обволакивающих положительно заряженные ионы, притягиваемые к электронам.
В ковалентных связях электроны разделены, и способ, которым они делятся, осуществляется через облака вероятности электронов и орбитали, в которых они расположены, перекрываясь грубо симметричным образом.
Орбитальные и сигма-облигации
Орбиталы - это области вокруг атомов, связанные с определенными уровнями энергии. Электроны на орбиталях дальше от ядра будут иметь больше энергии, чем электроны на орбиталях ближе к ядру. Когда орбитали одного атома перекрываются с орбиталями другого атома, они образуют молекулярные орбитали, которые допускают молекулярные связи, которые, разумеется, допускают молекулы.
Сигма-связи - это первый тип связи, который образуется между атомами. В сигма-связи облака вероятностей электронов будут вдоль оси, соединяющей ядра связанных атомов. Сигма-облигации обычно формируются, когда s орбитали из разных атомов перекрываются, чтобы создать связь. Они всегда будут образовываться вдоль оси между двумя ядрами, поскольку s орбиталь устроена в чем-то вроде сферы вокруг ядра.
Сигма-связи и сигма-орбитали
Электроны, составляющие сигма-связь, будут находиться внутри сигма-орбиталей и, следовательно, будут находиться где-то вдоль оси, соединяющей ядра связанных атомов. Однако сигма-связь может быть стабильной или неустойчивой в зависимости от того, находятся ли электроны в орбитальной сигма-связи или антисвязывающей орбите.
Сигма-связывающие орбитали будут находиться в промежутке между ядрами, тогда как антисвязывающие орбитали будут вдоль оси, соединяющей ядра, но с боков атомов, противоположных пространству между ними. Сигма-связь будет устойчивой, если большее количество электронов находится в связанных орбиталях и нестабильно, если больше в антисвязывающих орбиталях или если в обоих имеется одинаковое количество электронов.
Что такое связь Pi?
Связи Pi представляют собой связи между атомами внутри молекул, где электроны находятся выше и ниже оси, соединяющей ядра соединенных атомов, но не вдоль оси. Это второй тип связи, который образуется внутри молекулы после сигма-связи.
Pi и п орбитали
Причина, заключающаяся в том, что pi-связи образуются выше и ниже оси сцепления, но не вдоль нее, состоит в том, что они обычно образуются из перекрывающихся орбиталей, таких как п орбиталей на связанных атомах. Эти орбитали не имеют электронной плотности в ядре. В результате электроны, образующие связи pi, которые образуются из перекрывающихся п орбитали всегда будут кластеризоваться в области, которая непосредственно не примыкает к ядру. Связи Pi могут также образовываться между другими атомными орбиталями, такими как d орбиталей, которые имеют общие черты с п орбитали.
Pi-связи и pi-орбитали
когда п орбитали разных атомов перекрываются, они создают молекулярные pi-орбитали, которые позволяют образовывать pi-связи. Связь может снова быть стабильной или неустойчивой в зависимости от орбиты, в которой находится электрон. Связывание pi будет устойчивым, если больше электронов находится в орбиталях, связывающих пи. Он будет неустойчивым, если на анти-склеивающих орбиталях больше, или если одинаковое число в обоих.
Сходства между сигма-облигациями и pi-облигациями
Sigma-связи и pi-связи основаны на определенных молекулярных орбиталях, которые получены из перекрытия отдельных атомных орбиталей, например, s орбиталей в случае сигма-связей и п орбиталей в случае pi-связей. Они также могут быть стабильными или неустойчивыми в зависимости от того, находятся ли электроны в молекулярных орбиталях связи или антисвязывающих молекулярных орбиталях.
Различия между сигма-облигациями и пи-облигациями
Несмотря на их сходство, существуют важные различия.
- Электроны, составляющие сигма-связи, будут распределены в пространстве вдоль оси, соединяющей соединенные ядра, тогда как электроны в пределах pi-связей будут распределяться выше и ниже оси, но не вдоль нее.
- Сигма-связи являются первыми связями, образующимися между атомами внутри молекул, тогда как р-связи являются вторыми.
- Сигма-связи часто формируются комбинацией s орбиталей в разных атомах, тогда как pi-связи образуются из комбинации п и аналогичные орбитали в разных атомах.
- Кроме того, ориентация перекрывающихся орбиталей, образующих pi-связи, будет перпендикулярна ориентации перекрывающихся орбиталей, образующих сигма-связи.
Сигма-облигации против пи-облигаций
| Sigma bond | Связь Pi |
| Атомные орбитали перекрываются вдоль оси сцепления | Атомные орбитали перекрываются сверху и снизу оси сцепления |
| Первые связи образуют между атомами внутри молекул | Вторые связи образуют между атомами внутри молекул |
| Сформированные из перекрывающихся орбиталей, таких как s орбитали | Сформированные из перекрывающихся орбиталей, таких как п орбитали |
| Перекрывающиеся орбитали, перпендикулярные орбитам pi | Перекрывающиеся орбитали, перпендикулярные орбитам сигма |
Основная информация: Sigma and Pi Bonds
Сигма-связь представляет собой связь между атомами внутри молекулы, которая образуется s орбиталей, перекрывающихся вдоль оси, соединяющей соединенные ядра. Он формируется первым и его устойчивость зависит от того, как электроны распределены в сигма-склеивании и антисвязывающих орбиталях. Связи Pi представляют собой молекулярные связи, образующиеся часто от перекрытия п орбиталей от разных атомов. Электроны, составляющие pi-связи, будут распределены выше и ниже оси, соединяющей ядра связанных атомов, но не вдоль оси. Стабильность этих связей также зависит от связывания и антисвязывающих pi-орбиталей. Сигма-облигации будут первыми связями, образующимися в молекулах, тогда как pi-связи будут вторыми связями. Связи Pi также образуются из атомных орбиталей, ориентированных перпендикулярно тем, которые составляют сигма-связи.
1) различие в симметрии: сигма-связь обладает цилиндрической симметрией, а пи-связь - нет.
2) различие в энергии: сигма-связь в молекуле этилена прочнее, чем пи-связь
3) различие в орбитальном составе: в сигма-связь вносят вклад как s- так и p-орбитали атомов углерода,
а в пи-связь - только p-орбитали.
вроде бы пи связь не лежит в плоскости молекулы и в связи с этим менее прочная. поэтому очень легко рассыпается и дает возможность присоединять свободные радикалы.
Объектами изучения биоорганической химии являются белки и пептиды, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, биополимеры, алкалоиды, терпеноиды, витамины, антибиотики, гормоны, токсины, а также синтетические регуляторы биологических процессов: лекарственные препараты, пестициды и др.
Изомерия органических соединений, ее виды. Характеристика видов изомерии, примеры.
Различают два вида изомерии: структурную и пространственную (т.е. стереоизомерию). Структурные изомеры отличаются друг от друга порядком связи атомов в молекуле, стереоизомеры — расположением атомов в пространстве при одинаковом порядке связей между ними.
Выделяют следующие разновидности структурной изомерии: изомерию углеродного скелета, изомерию положения, изомерию различных классов органических соединений (межклассовую изомерию).
Изомерия углеродного скелета обусловлена различным порядком связи между атомами углерода, образующими скелет молекулы. Например: молекулярной формуле С4Н10 соответствуют два углеводорода: н-бутан и изобутан. Для углеводорода С5Н12 возможны три изомера: пентан, изо-пентан и неопентан. С4Н10 соответствуют два углеводорода: н-бутан и изобутан. Для углеводорода С5Н12 возможны три изомера: пентан, изо-пентан и неопентан.
Изомерия положения обусловлена различным положением кратной связи, заместителя, функциональной группы при одинаковом углеродном скелете молекулы
Межклассовая изомерия- изомерия веществ, принадлежащих к разным классам органических соединений.
Современная классификация и номенклатура органических соединений.
В настоящее время широко используется систематическая номенклатура- IUPAC- международная единая химическая номенклатура. Правила ИЮПАК основываются на несколько систем:
1) радикально-функциональная ( в основе названия лежит название функц-й группы),
2) соединительная (названия составляют из нескольких равноправных частей),
3) заместительная (основой названия служит углеводородный фрагмент).
Ковалентные связи. Пи- и сигма- связи.
Ковалентная связь являетсся основным типом связи в органических соединениях.
Это связь, образованная перекрытием пары валентных электронных облаков.
Пи-связь- это ковалентная связь, образующаяся путем перекрывания р-атомных орбиталей.
Сигма-связь- это ковалентная связь, образующаяся при перекрывании s-атомных орбиталей.
Если между атомами в молекуле образуются как s-, так и р-связи, то образуется кратная (двойная или тройная) связь.
В 1861 году А.М. Бутлеровым была предложена теория химического строения органических соединений, лежащая в основе современных представлений о структуре орг. соединений,которая состоит из следующих основных положений:
1.В молекулах веществ существует строгая последовательность химического связывания атомов, которая называется химическим строением.
2.Химические свойства вещества определяются природой элементарных составных частей, их количеством и химическим строением.
3.Если у веществ с одинаковым составом и молекулярной массой различное строение, то возникает явление изомерии.
4.Так как в конкретных реакциях изменяются только некоторые части молекулы, то исследование строения продукта помогает определить строение исходной молекулы.
5.Химическая природа (реакционная способность) отдельных атомов в молекуле меняется в зависимости от окружения, т.е. от того, с какими атомами других элементов они соединены.
Конфигурация — относительное пространственное расположение атомов или групп атомов в молекуле химического соединения.
Конформация — пространственное расположение атомов в молекуле определенной конфигурации, обусловленное поворотом вокруг одной или нескольких одинарных сигма-связей
Сигма связь-ковалентная связь образованная при перекрывании атомных s-электронных облаков, происходит вблизи прямой, соединяющей ядра взаимодействующих атомов (т.е. вблизи оси связи)
В образовании сигма-связи могут принимать участие p-электронные облака, ориентированные вдоль оси связи. в молекуле HF ковалентная сигма-связь возникает вследствие перекрывание 1s-электронного облака атома водорода и 2p-электронного облака атома фтора.
Химическая связь в молекуле F2 тоже сигма связь, она образована 2p-элект. облаками двух атомов фтора.
Сигма -связи -прочные, одинарные и простые связи
Пи-связь — ковалентная связь, при взаимодействии p-электронных облаков, ориентированных перпендикулярно оси связи, образуются не одна, а две области перекрывания, расположенные по обе стороны от этой связи.
Примеры:
в молекуле N2 атомы азота связаны в молекуле тремя ковалентными связями, но связи неравноценны одна из них сигма, две другие пи-связи.
вывод о неравноценности связей в молекуле подтверждается тем, что энергия их разрыва различна; пи-связь является непрочной
Общая химия
3. Химическая связь
3.5. Сигма — и пи-связь
Пространственно различают два типа связи — сигма — и пи-связь.
1. Сигма-связь (σ-связь) — простой (одинарный) ковалентная связь, образующаяся перекрыванием электронных облаков по линии, соединяющей атомы.
Связь характеризуется осевой симметрией:
В образовании σ-связи могут принимать участие как обычные, так и гібридизовані орбитали.
Пи-связь (π-связь). Если у атома после образования σ-связи остались неспаренные электроны, он может использовать их на образование второго типа связи, который называют π-связью. Рассмотрим его механизм на примере образования молекулы кислородаO2.
Электронная формула атома Кислорода -8O1s22s22p2, или
Два неспаренные р-электроны в атоме Кислорода могут образовать две совместные ковалентные пары с электронами второго атома Кислорода:
Одна пара идет на образование σ-связи:
Другая, перпендикулярная к ней, — на образование π-связи:
Еще однаp-орбиталь (рв), как иs-орбиталь, на которой находятся по две спаренные электроны, участия в связи не берут и не обобществляются.
Аналогичным образом при образовании органических соединений (алкенов и алкадієнів) послеsp2-гибридизации у каждого из двух атомов Углерода (между которыми образуется связь) остается по одной негібридизованій р-орбитали.
которые размещаются в плоскости, которая является перпендикулярной к оси соединения атомов Карбона:
В сумме σ — и π-связи дают двойную связь.
Тройная связь образуется аналогично и состоит из одной σ-связи (рх) и двух я-связей, которые образованы двумя взаимноперпендикулярными парамиp-орбиталей (ру,pz):
Пример: образование молекулы азотаN2.
Электронная формула атома Азота-7N 1s22s22p3или Триp-электроны в атоме Азота является неспареними и могут образовать три совместные ковалентные пары с электронами второго атома Азота:
В результате образования трех общих электронных парN≡Nкаждый атом Азота приобретает устойчивую электронную конфигурацию инертного элемента 2s22p6(октет электронов).
Тройная связь возникает и при образовании алкінів (в органической химии).
В результатеsг-гибридизации внешней электронной оболочки атома Углерода образуется двеsр-орбитали, расположенные по оси 0Х. Одна из них идет на формирование в-связи с другим атомом Углерода (вторая — на формирование σ-связи с атомом Водорода). А две не гібридизовані р-орбитали (ру,pz) размещаются перпендикулярно друг к другу и к оси соединения атомов (0Х).
С помощью π-связи формируется молекула бензену и других аренов.
Все шесть атомов Углерода имеют общую π-электронное облако, плотность которой локализована над и под плоскостью ароматического ядра и равномерно распределена (делокалізована) между всеми атомами Углерода. По современным представлениям она имеет форму тороида:
Под длиной связи понимают расстояние между центрами ядер атомов Углерода, участвующих в связи.
При образовании ковалентной связи в молекулах органических соединений общая электронная пара заселяет связывающие молекулярные орбитали, имеющие более низкую энергию. В зависимости от формы МО – σ-МО или π-МО – образующиеся связи относят к σ- или -типу.
- σ-Связь – ковалентная связь, образованная при перекрывании s-, p— и гибридных АО вдоль оси, соединяющей ядра связываемых атомов (т.е. при осевом перекрывании АО).
- π-Связь – ковалентная связь, возникающая при боковом перекрывании негибридных р-АО. Такое перекрывание происходит вне прямой, соединяющей ядра атомов.
π-Связи возникают между атомами, уже соединенными σ-связью (при этом образуются двойные и тройные ковалентные связи).
Разница между Сигмой и Пи Бондом - Разница Между
Содержание:
Главное отличие - Сигма против Пи Бонд
Сигма и пи-связи используются для описания некоторых особенностей ковалентных связей и молекул с тремя или двумя атомами. Эти связи образуются путем перекрытия неполных s а также п орбитали двух атомов, которые участвуют в связывании. Следовательно, эту модель часто называют моделью перекрытия. Модель в основном применяется для объяснения образования связей у более мелких атомов и неприменима для объяснения связи у более крупных молекул. Основное различие между сигма-связью и пи-связью заключается в их образовании; осевое перекрытие двух орбиталей образует сигма-связь в то время как боковое перекрытие двух орбиталей образует пи-связь.
Эта статья исследует,
1. Что такое Сигма Бонд
- определение, характеристики, свойства
2. Что такое пи Бонд
- определение, характеристики, свойства
3. В чем разница между Сигмой и Пи Бондом
Что такое Сигма Бонд
Коаксиальное или линейное перекрытие атомных орбиталей двух атомов образует сигма-связь. Это первичная связь, которая встречается в одинарных, двойных и тройных связях. Однако между двумя атомами может быть только одна сигма-связь. Сигма-связь сильнее пи-связи, потому что сигма-связь имеет максимальное перекрытие атомных орбиталей. Он содержит одно электронное облако, которое лежит вдоль оси связи. Сигма-связь является первой связью, которая образуется во время образования ковалентной связи. В отличие от пи-связей как гибридизованные, так и негибридизованные орбитали образуют сигма-связи.
Что такое пи Бонд
Пи связь образуется путем бокового или бокового или параллельного перекрытия атомных орбиталей. Эти связи слабее сигма-связей из-за минимальной степени перекрытия. Более того, пи-связи образуются после образования сигма-связей. Следовательно, эти связи всегда существуют с сигма-связью. Пи-связи образуются путем перекрытия негибридизованных p-p-атомных орбиталей. В отличие от сигма-связей, пи-связи не влияют на форму молекулы. Одиночные облигации являются сигма-связями. Но двойные и тройные связи имеют одну и две пи-связи соответственно вместе с сигма-связью.
Рисунок 01: Сигма-связь и пи-связь
Разница между Сигмой и Пи Бондом
Формирование Облигаций
Сигма Бонд: Сигма-связи образуются путем осевого перекрытия наполовину заполненных атомных орбиталей атомов.
Пи Бонд: Связи Pi образованы боковым перекрытием наполовину заполненных атомных орбиталей атомов.
Перекрывающиеся орбитали
Сигма Бонд: В сигма-связях перекрывающиеся орбитали могут быть: две гибридные орбитали или одна гибридная и одна чистая орбитальная или две чистые орбитали
Пи Бонд: В пи-связях перекрывающиеся орбитали всегда являются двумя чистыми (т.е. негибридизированными) орбиталями.
существование
Сигма Бонд: Сигма связь существует независимо.
Пи Бонд: Пи-связь всегда существует вместе с сигма-связью.
Вращение двух атомов углерода
Сигма Бонд: Сигма связь позволяет свободное вращение.
Пи Бонд: Пи-связь ограничивает свободное вращение.
Прочность сцепления
Сигма Бонд: Сигма-связи сильнее пи-связей.
Пи Бонд: Пи-связи менее прочны, чем сигма-связи.
Порядок формирования облигаций
Сигма Бонд: Когда атомы становятся ближе, сначала образуются сигма-связи.
Пи Бонд: Образованию пи-связей предшествует образование сигма-связей.
Количество облигаций
Сигма Бонд: Существует только одна сигма-связь между двумя атомами.
Пи Бонд: Между двумя атомами могут быть две пи-связи.
Управление геометрией в многоатомных молекулах
Сигма Бонд: Только сигма-связи участвуют в управлении геометрией в многоатомных молекулах.
Пи Бонд: Связи Pi не участвуют в управлении геометрией в многоатомных молекулах.
Количество облигаций в двойной облигации
Сигма Бонд: Существует одна сигма-связь в двойной связи.
Пи Бонд: В двойной связи только одна пи-связь.
Количество облигаций в тройной связи
Сигма Бонд: Существует одна сигма-связь в тройной связи.
Пи Бонд: В тройной связи две пи-связи.
Симметрия заряда
Сигма Бонд: Сигма-связь имеет цилиндрическую симметрию заряда вокруг оси связи.
Пи Бонд: Пи-связь не имеет симметрии.
Reactiveness
Сигма Бонд: Сигма-связи более реактивны.
Пи Бонд: Пи связи менее реактивны.
Определение формы
Сигма Бонд: Форма молекулы определяется сигма-связью.
Пи Бонд:Форма молекулы не определяется пи-связью.
Резюме
Сигма и пи - это два типа связей, образованных из-за перекрытия двух атомных орбиталей. Осевое перекрытие двух атомов образует сигма-связь, в то время как боковое перекрытие двух атомных орбиталей образует сигма-связь. Это ключевое различие между сигмой и пи-связью. Сигма-связь всегда формируется первой и сильнее пи-связи. Простая связь всегда является сигма-связью, в то время как двойная связь и тройная связь имеют одну и две пи-связи соответственно вместе с сигма-связью.
Рекомендации
1. МОХАПАТРА, Р.К. (2014). ИНЖЕНЕРНАЯ ХИМИЯ ДЛЯ ДИПЛОМОВ, PHI Learning Pvt. Ltd ..
2. Шривастава А. К. (2002). Органическая химия стала проще, New Age International.
3. Jespersen, N.D. & Hyslop, A. (2014). Химия: Молекулярная природа материи: Молекулярная природа материи. Wiley Global Education.
Читайте также: