Чем отличается сигма и пи связь

Типы связей в молекулах органических веществ

Типы связей в молекулах органических веществ. Гибридизация атомных орбиталей углерода. Радикал. Функциональная группа.

Типы связей в молекулах органических веществ

Одна из характеристик химических связей — тип перекрывания орбиталей атомов в молекуле.
По характеру перекрывания различают σ-(сигма) и π‑(пи) связи.

σ-Связь может быть образована любыми типами орбиталей (s, p, d, гибридизованными).

σ-Связь — это основная связь в молекуле, которая преимущественно образуется между атомами.

Между двумя атомами возможна только одна σ-связь.

π-Связь образуется при перекрывании только р- (или d) орбиталей, перпендикулярных линии связи и параллельных друг другу.

π-Связь является дополнительной к σ-связи, она менее прочная и легче разрывается при химических реакциях.

С–С, С–Н, С–ОДвойная связь

С=С, С=ОТройная связь

С≡С, С≡Nσ-связьσ-связь + π-связьσ-связь + две π-связи

Таким образом, число сигма-связей ( σ-связей) в молекуле метана равно четырем:

В молекуле этилена число сигма-связей равно пяти, а также есть одна пи-связь (между атомами углерода):

В молекуле ацетилена всего три сигма-связи и две пи-связи:

H–C≡C–H

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Источник

В чём различие между σ-связью и π-связью?

Обсуждение вопроса:

Пи-связь (π-связь) — ковалентная связь, образующаяся перекрыванием атомных p-орбиталей. В отличие от сигма-связи, осуществляемой перекрыванием s-орбиталей вдоль линии соединения атомов, пи-связи возникают при перекрывании p-орбиталей по обе стороны от линии соединения атомов. Считается, что пи-связь реализуется в кратных связях — двойная связь состоит из одной сигма- и одной пи-связи, тройная — из одной сигма- и двух ортогональных пи-связей.

Концепцию сигма- и пи-связей разработал Лайнус Полинг в 30-х годах прошлого века.

σ-связь (сигма-связь) — ковалентная связь, образующаяся перекрыванием электронных облаков «по осевой линии», соединяющей ядра атомов. Характеризуется осевой симметрией.

Концепцию Сигма- и Пи- связей сформулировал дважды лауреат Нобелевской премии Лайнус Полинг в 30-х годах прошлого века. Идея включала гибридизацию атомных орбиталей, рассчитанную с помощью простых алгебраических действий.

Считалось, что сигма-связь образуется за счёт перекрывания вытянутых гибридных орбиталей, а Пи-связь образуется за счёт перекрывания p-орбиталей.

Однако сам Л.Полинг не был удовлетворён описанием сигма- и пи-связей. На симпозиуме по теоретической органической химии, посвящённом памяти А.Кекуле (Лондон, сентябрь 1958 г.), он раскритиковал и отказался от σ, π — описаний и предложил теорию изогнутой химической связи. Последняя теория чётко учитывала физический смысл ковалентной химической связи.

Сигма-связь более прочная, чем пи-связь. На пи-МО электроны более подвижны, поэтому поляризуемость пи-связи намного выше, чем сигма-связи.

Вокруг сигма-связи может происходить свободное внутримолекулярное вращение, в то время как вращение по двойной пи-связи не возможно без её разрыва.

Источник

Связь Сигма и Пи 2021

Что такое облигация Сигма?

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

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.

Сигма-облигации против пи-облигаций

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.

Источник

Сигма и пи связи

Ковалентные связи. Пи- и сигма- связи

Основные объекты биохимии.

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.

6. Современные представления о структуре органических соединений. Понятие «химическое строение», «конфигурация», «конформация», их определение. Роль структуры в проявлении биологической активности.

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.

Понятие «химическое строение» включает представление об определенном порядке соединения атомов в молекуле и об их химическом взаимодействии, изменяющем свойства атомов.

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.

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.

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 1s22s22p3илиТриp-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.

Длина связи (ароматического, «полуторного», сказывается)1являетсяпромежуточной между длиной простого (0,154 нм) и двойной (0,134 нм) связи и составляет 0,140 нм.

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.

π-Связи возникают между атомами, уже соединенными σ-связью (при этом образуются двойные и тройные ковалентные связи).

π-Связь слабее σ-связи из-за менее полного перекрывания р-АО.

Поэтому поляризуемость π-связи значительно выше, чем σ-связи.

Источник

Часть 2. Характеристики ковалентной связи. Сигма и Пи-связь, гибридизация.

σ-связь- это связь, в которой перекрывание атомных орбиталей происходитвдоль оси, связывающей ядра атомов.

Сигма связь может образовываться всеми типами орбиталей.

Между двумя атомами в химической частице возможна только одна σ-связь.

При перекрывании параллельных друг другу атомных орбиталей перпендикулярно оси связи образуются π-связи.

Самостоятельно Пи-связьне существует : она дополнительная к сигма связи.

Гибридизация

Если атом связан с другими атомами ОДИНАКОВЫМИ СВЯЗЯМИ, но при их образовании участвуют орбитали разного типа, то используется метод ГИБРИДИЗАЦИИ.

Пример: Молекула СН₄ имеет форму правильного тетраэдра, в ней все 4 связи имеют одинаковую длину, прочность, находятся под одинаковыми углами друг к другу.

Однако у четырёхвалентного атома углерода электроны расположены на трёх р-орбиталях и одной s-орбитали. Они разные по энергии, форме и расположены в пространстве иначе.

Для объяснения используется понятие ГИБРИДИЗАЦИИ:

Источник