logo

TechCodeview

Obveznice Sigma in Pi

Sigma in Pi vezi sta dve vrsti kovalentne vezi najdemo v molekulah in spojinah. Vezi Sigma in Pi igrata ključno vlogo pri razumevanju strukture, stabilnosti in reaktivnosti širokega spektra kemičnih vrst. Za sigma vezi je značilno njihovo čelno prekrivanje, večja elektronska gostota vzdolž osi vezi in sposobnost prostega vrtenja. Po drugi strani vezi Pi vključujejo vzporedno prekrivanje p-orbital, gostoto elektronov nad in pod internuklearno osjo in do neke mere omejujejo vrtenje.

V tem članku bomo razpravljali o konceptu vezi sigma in pi, vključno z njihovimi različnimi primeri, značilnostmi in ključnimi razlikami med obema vezama. Do konca tega članka boste dobro razumeli te bistvene kovalentne vezi, tj. vezi Sigma in Pi; in njihov pomen v svetu kemije.



Sigma-in-pi-vezi-1

Kazalo

Kaj je Sigma Bond?

Sigma vez nastane s prekrivanjem veznih orbital vzdolž internuklearne osi od konca do konca. To se imenuje čelno prekrivanje ali aksialno prekrivanje. Prekrivanje s orbital, kot tudi prekrivanje p orbital v enojni vezi, povzroči sigma vezi. Sigma vezi omogočajo prosto vrtenje okoli osi vezi, ker je elektronska gostota koncentrirana vzdolž osi vezi.



Značilnosti sigma obveznic

Ključne značilnosti sigma vezi so:

  • Sigma vez je močna vez z natančno določeno smerjo.
  • Elektronska gostota v sigma vezi je koncentrirana vzdolž internuklearne osi.
  • Sigma vezi omogočajo prosto vrtenje okoli osi vezi.
  • Sigma vezi lahko obstajajo v enojnih, dvojnih ali trojnih vezeh.
  • Sigma vezi kažejo cilindrično simetrijo vzdolž osi vezi.

Primeri obveznic Sigma

Obstaja več primerov sigma vezi, saj so vse enojne vezi le simaga vezi. Nekateri pogosti primeri so:

  • V metanu (CH4), enojne vezi ogljik-vodik so sigma vezi.
  • V etenu (C2H4), dvojna vez ogljik-ogljik vključuje eno sigma vez in eno pi vez.
  • V molekuli vode (H2O), obstajata dve sigma vezi: ena med vsakim atomom vodika in atomom kisika.
  • V amoniaku (NH3), obstajajo tri sigma vezi, ena za vsak atom vodika, vezan na atom dušika.

Sigma vezi v teoriji molekularnih orbital

  • V teoriji molekularnih orbital so sigma vezi razložene v smislu interakcije med atomskimi orbitalami, da se tvorijo molekularne orbitale.
  • V teoriji molekularnih orbital je izhodišče upoštevanje atomskih orbital posameznih atomov v molekuli.
  • Tvorba sigma vezi vključuje prekrivanje atomskih orbital dveh atomov.
  • Ko se dve atomski orbitali prekrivata, se združita v molekularne orbitale.
  • V primeru sigma vezi ima konstruktivna interferenca valovnih funkcij dveh atomskih orbital za posledico sigma molekularno orbitalo (σ MO).
  • Teorija molekularnih orbital napoveduje nastanek veznih in protiveznih molekularnih orbital.
  • Vezni MO (σ vez) ima nižjo energijo in je povezan z elektronsko gostoto med jedri, ki stabilizira molekulo.
  • Protivezni MO (σ* protivez) ima višjo energijo in vsebuje elektronsko gostoto zunaj internuklearnega območja.

Vrste vezi Sigma

Sigma vezi je mogoče razvrstiti v različne vrste glede na naravo vpletenih atomskih orbital in način njihovega prekrivanja. Glavne vrste sigma vezi vključujejo:



s-s Prekrivanje

Pri ss prekrivanju se dve s orbitali iz dveh atomov prekrivata neposredno vzdolž internuklearne osi (čelno prekrivanje).

Na primer, v molekuli vodika (H2) dva atoma vodika tvorita sigma vez s prekrivanjem ss.

V tem primeru pride do prekrivanja dveh napol zapolnjenih s-orbital vzdolž internuklearne osi, kot je prikazano spodaj:

Sigma s s Prekrivanje

prednostna čakalna vrsta

s-p Prekrivanje

V tem primeru pride do prekrivanja med napol zapolnjeno s-orbitalo enega atoma in napol zapolnjeno p-orbitalo drugega atoma. Pri sp prekrivanju se ena s orbitala in ena p orbitala dveh različnih atomov prekrivata neposredno vzdolž medjedrske osi.

Klasičen primer prekrivanja sp najdemo v vezi ogljik-vodik (C-H) v metanu (CH4), kjer se orbitala 2s atoma ogljika prekriva z orbitalo 1s atoma vodika, da se tvorijo sigma vezi.

Sigma s p Prekrivanje

p-p Prekrivanje

Ta vrsta prekrivanja poteka med napol zapolnjenimi p-orbitalami dveh približujočih se atomov. Pri pp prekrivanju se dve vzporedni p orbitali iz dveh atomov prekrivata drug ob drugem nad in pod internuklearno osjo.

Na primer, v molekuli, kot je eten (C2H4), je dvojna vez ogljik-ogljik sestavljena iz sigma vezi in pi vezi, ki nastaneta s prekrivanjem pp.

Sigma-in-pi-vezi-6

Kaj so obveznice Pi?

Pri tvorbi vezi pi se atomske orbitale prekrivajo tako, da njihove osi ostanejo med seboj vzporedne in pravokotne na internuklearne osi. Vezi Pi običajno nastanejo poleg sigma vezi v dvojnih ali trojnih vezeh (kot pri alkinih ali alkinih) in vključujejo prekrivanje nehibridiziranih p orbital. Vezi Pi do določene mere omejujejo vrtenje okoli osi vezi, ker je elektronska gostota zgoraj in spodaj internuklearna os.

Značilnosti vezi Pi

  • Pi vezi omejujejo vrtenje med atomi v molekuli.
  • V vezi pi je elektronska gostota koncentrirana nad in pod internuklearno osjo.
  • Pi vezi so na splošno šibkejše od sigma vezi zaradi njihovega enostranskega prekrivanja.
  • Pri pi vezi je elektronska gostota razporejena po večji površini.
  • Vezi Pi običajno najdemo v dvojnih in trojnih vezeh.

Primeri obveznic Pi

  • Eten (znan tudi kot etilen) vsebuje dvojno vez med dvema atomoma ogljika. V tej vezi sta ena sigma vez (σ) in ena pi vez (π), ki nastaneta s prekrivanjem p-orbital.
  • Benzen je šestčlenska obročna struktura z izmeničnimi enojnimi in dvojnimi vezmi. Vsebuje tri sigma vezi (C-C) in tri pi vezi (C=C).
  • V molekuli kisika (O2), med dvema atomoma kisika obstaja dvojna vez. Ta dvojna vez vsebuje eno sigma vez in eno pi vez. Vez pi nastane, ko se p-orbitale kisikovih atomov prekrivajo druga ob drugi.
  • V molekuli dušika (N2), obstaja trojna vez med dvema atomoma dušika, sestavljena iz ene sigma vezi (σ) in dveh pi vezi.

Pi vezava z uporabo Molecular Orbital

Razlike med sigma in pi vezmi

Razlike med sigma in pi vezjo so naslednje:

Značilno

Sigma (σ) vez

turbo c++ prenos

Pi (π) vez

Oblikovanje vezi

 Nastane zaradi čelnega prekrivanja atomskih orbital ali od konca do konca. Nastane zaradi enostranskega prekrivanja atomskih orbital.

Število obveznic v eni obveznici

 V enojni kovalentni vezi je vedno prisotna enojna sigma vez. Enojno pi vez običajno spremlja sigma vez v enojni vezi.

Porazdelitev elektronov

 Elektroni so koncentrirani vzdolž osi med dvema jedroma. Elektroni so porazdeljeni nad in pod vezno osjo, kar ustvarja oblak elektronov.

Trdnost vezi

 Sigma vezi so na splošno močnejše in stabilnejše od pi vezi. Pi vezi so šibkejše in bolj dovzetne za motnje kot sigma vezi.

Rotacija

 Sigma vezi omogočajo prosto vrtenje okoli osi vezi. Vezi Pi omejujejo rotacijo in ustvarjajo znak dvojne ali trojne vezi.

Hibridizacija

 Sigma vezi se lahko tvorijo s s in p orbitalami in vključujejo sp, sp2, ali sp3hibridizacija. Pi vezi običajno vključujejo p-p prekrivanje in lahko zahtevajo uporabo nehibridiziranih p orbital.

Lokacija v več obveznicah

 Sigma vezi najdemo v enojnih vezeh, prvo vez pa v večkratnih (npr. v dvojni ali trojni vezi). Vezi Pi najdemo v več vezeh, kot sta druga in tretja vez v dvojni vezi ali trojni vezi.

Vrsta prekrivanja

 Medsebojno prekrivanje orbital. Enostransko prekrivanje orbital.

Primeri

 C-C enojna vez, C-H vez, C=C dvojna vez, C≡C trojna vez Dvojna vez C=C, trojna vez C≡C, trojna vez N=N

Moč

 Na splošno močnejši Na splošno šibkejši

Število v več obveznicah

 Ena sigma vez v enojni vezi; ena sigma vez v dvojni vezi (plus ena pi vez); ena sigma vez v trojni vezi (plus dve vezi pi) Ena pi vez v dvojni vezi; dve pi vezi v trojni vezi

Elektronska gostota

 Koncentrirano vzdolž medjedrske osi Koncentriran nad in pod medjedrno osjo

Rotacija

 Omogoča prosto vrtenje okoli Bondove osi Omejuje vrtenje zaradi enostranskega prekrivanja

Geometrija orbital

 Sigma orbitale so cilindrično simetrične. Pi orbitale imajo dva režnja nad in pod vezno osjo.

pojavnost

np ničle
Najdemo ga v vseh kovalentnih vezeh, vključno z enojnimi, dvojnimi in trojnimi vezmi Najdemo ga v dvojnih in trojnih vezeh

Primeri sigma in pi vezi

Obstajajo različni primeri sigma in pi vezi. Oglejmo si naslednje primere:

Sigma in Pi vezi v etenu (C2H4)

V molekulah z dvojnimi (π) ali trojnimi (σ) vezmi poleg pi vezi obstajajo tudi sigma vezi. Na primer v etenu (C2H4), vez ogljik-ogljik vsebuje eno sigma vez in eno pi vez.

Sigma vez je tista, ki je neposredno med dvema ogljikovima atomoma (C-C), pi vez pa nastane nad in pod sigma vezjo v p-orbitalah ogljikovih atomov.

Sigma in Pi vezi v acetilenu (C2H2)

Acetilen (C2H2) vsebuje trojno vez med dvema ogljikovima atomoma. Ta trojna vez je sestavljena iz ene sigma vezi in dveh pi vezi:

V tem primeru sta dve pi vezi prisotni nad in pod sigma vezjo. Vezi pi nastanejo zaradi stranskega prekrivanja p-orbital ogljikovih atomov.

Sigma in Pi vezi v benzenu

V benzenu (C6H6), obstaja šest sigma (σ) vezi, ki nastanejo s čelnim prekrivanjem atomskih orbital, kar zagotavlja strukturno stabilnost. Poleg tega obstajajo tri pi (π) vezi, povezane z izmeničnimi dvojnimi vezmi v heksagonalnem obroču, ki prispevajo k edinstveni stabilnosti in reaktivnosti molekule zaradi delokaliziranega elektronskega oblaka nad in pod obročem.

Pomen sigma in pi vezi v kemijskem povezovanju

Vezi Sigma in Pi imajo nekaj pomena pri kemični vezi, in to so:

  • Število in tipi sigma in pi vezi v molekuli so ključni pri določanju njene stehiometrije.
  • Njihov pomen je njihov prispevek k strukturi, stabilnosti in reaktivnosti molekul.
  • Sigma vezi omogočajo prosto rotacijo okoli vezne osi, kar je ključnega pomena za preučevanje konformacijske izomerije v organski kemiji. Po drugi strani vezi Pi omejujejo rotacijo, kar prispeva k togosti molekul, ki vsebujejo dvojne ali trojne vezi.

Vzorčno vprašanje o obveznicah Sigma in obveznicah Pi

Vprašanje 1: Podrobno razpravljajte o Sigmi in Pi Bondu.

css za krepko

odgovor:

Vezi sigma (σ) in pi (π) sta dve temeljni vrsti kovalentnih vezi, ki nastaneta med atomi, ko si delijo elektrone. Sigma vezi so na splošno močnejše od pi vezi zaradi bolj neposrednega prekrivanja orbital, kar ima za posledico večjo gostoto elektronov vzdolž osi vezi.

2. vprašanje: Pojasnite razlike med Sigma in Pi Bond.

odgovor:

Sigma vezi (σ) nastanejo s čelnim prekrivanjem atomskih orbital, kar omogoča prosto rotacijo vzdolž osi vezi. Pi vezi (π) nastanejo zaradi stranskega prekrivanja p orbital, ki omejujejo vrtenje in tvorijo dvojno ali trojno vez. Sigma vezi so močnejše in primarne, medtem ko so pi vezi šibkejše in sekundarne v več vezeh.

Vprašanje 3: Kako se določi stabilnost katere koli molekule?

odgovor:

Stabilnost molekule je v prvi vrsti določena z močjo kovalentnih vezi in razporeditvijo teh vezi v strukturi molekule. Sigma vezi zagotavljajo primarno povezavo med atomi in so na splošno močnejše od pi vezi. Vendar pi vezi prispevajo k skupni moči vezi in lahko vplivajo na geometrijo in reaktivnost molekule. Kombinacija sigma in pi vezi omogoča tvorbo stabilnih molekul z natančno definiranimi strukturami, njihova prisotnost pa je ključna pri določanju kemijskih lastnosti in reaktivnosti spojin.

Sigma Bonds in Pi Bonds: pogosta vprašanja

1. Kaj sta vezi Sigma in Pi?

Sigma (σ) vezi nastanejo zaradi prekrivanja atomskih orbital med glavami in omogočajo prosto rotacijo. Pi (π) vezi nastanejo iz vzporednega p orbitalnega prekrivanja, ki omejuje rotacijo.

2. Koliko sigma vezi in pi vezi ima lahko posamezna vez?

Enojna kovalentna vez je sestavljena iz ene sigma vezi in v enojni vezi ni pi vezi.

3. Ali ima dvojna vez lahko sigma in pi vez?

Dvojna vez je sestavljena iz ene sigma (σ) vezi in ene pi (π) vezi.

4. Katere vrste orbital lahko tvorijo sigma vezi?

Sigma vezi lahko nastanejo zaradi prekrivanja s-s, s-p, p-p in nekaterih d orbital.

5. Katere vrste orbital lahko tvorijo vezi Pi?

Pi vezi nastanejo zaradi prekrivanja vzporednih p-p ali d-p orbital.

6. Ali lahko sigma in pi vezi sobivata v isti molekuli?

Da, sigma in pi vezi lahko soobstajajo v isti molekuli, kot pri dvojnih in trojnih vezeh.

7. Ali imajo vse molekule sigma in pi vezi?

Vse molekule nimajo sigma in pi vezi; nekateri imajo samo sigma vezi.

8. Ali sta vezi Sigma in Pi enako močni?

Sigma vezi so na splošno močnejše od pi vezi zaradi večjega prekrivanja orbital v sigma vezeh.

java dolgo v int

9. Kako ugotoviti vezi Sigma in Pi?

Z risanjem Lewisove strukture in prepoznavanjem enojnih, dvojnih in trojnih vezi.

10. Kakšno je število sigma (σ) in pi (π) vezi v benzenu?

Sigma (σ) vezi: V benzenu je skupno 12 sigma vezi. Ti vključujejo šest enojnih vezi ogljik-ogljik in šest enojnih vezi ogljik-vodik.

Pi (π) vezi: V benzenu obstajajo tri pi vezi (π vezi), ki prispevajo k njegovi aromatičnosti.