Sigma- ja Pi-sidokset ovat kahta tyyppiä kovalenttiset sidokset löytyy molekyyleistä ja yhdisteistä. Sigma- ja Pi-sidoksilla on ratkaiseva rooli monien kemiallisten lajien rakenteen, stabiilisuuden ja reaktiivisuuden ymmärtämisessä. Sigma-sidoksille on tunnusomaista niiden päällekkäisyys, suurempi elektronitiheys sidosakselilla ja kyky pyöriä vapaasti. Pi-sidoksiin puolestaan liittyy rinnakkainen p-orbitaalinen päällekkäisyys, elektronitiheys ytimien välisen akselin ylä- ja alapuolella ja rajoittaa pyörimistä jossain määrin.
Tässä artikkelissa keskustelemme sigma- ja pi-sidosten käsitteestä, mukaan lukien niiden erilaiset esimerkit, ominaisuudet ja tärkeimmät erot molempien sidosten välillä. Tämän artikkelin loppuun mennessä sinulla on vankka käsitys näistä oleellisista kovalenttisista sidoksista eli Sigma- ja Pi-sidoksista; ja niiden merkitys kemian maailmassa.
Sisällysluettelo
- Mikä on Sigma Bond?
- Sigma Bondin tyypit
- Mitä ovat Pi Bonds?
- Sigma- ja Pi-obligaatioiden erot
- Sigma- ja Pi-sidosten merkitys kemiallisessa sitomisessa
Mikä on Sigma Bond?
Sigma-sidos muodostuu sidosorbitaalien päästä päähän päällekkäisyydellä ytimien välistä akselia pitkin. Tätä kutsutaan päällekkäiseksi päällekkäisyydeksi tai aksiaaliseksi limitykseksi. S-orbitaalien päällekkäisyys, samoin kuin p-orbitaalien päällekkäisyys yksittäisessä sidoksessa, johtaa sigmasidoksiin. Sigma-sidokset mahdollistavat vapaan pyörimisen sidosakselin ympäri, koska elektronitiheys keskittyy sidosakselia pitkin.
Sigma Bondsin ominaisuudet
Sigma-sidosten tärkeimmät ominaisuudet ovat:
- Sigma-sidos on vahva sidos, jolla on hyvin määritelty suunta.
- Sigma-sidoksen elektronitiheys keskittyy ytimien välistä akselia pitkin.
- Sigma-sidokset mahdollistavat vapaan pyörimisen sidosakselin ympäri.
- Sigma-sidokset voivat olla yksi-, kaksois- tai kolmoissidoksia.
- Sigma-sidoksilla on sylinterimäinen symmetria sidoksen akselia pitkin.
Esimerkkejä Sigma Bondista
Sigma-lainoista on useita esimerkkejä, koska kaikki yksittäiset joukkovelkakirjat ovat vain simaga-obligaatioita. Joitakin yleisiä esimerkkejä ovat:
- Metaanissa (CH4), hiili-vety-yksinkertaiset sidokset ovat sigmasidoksia.
- Eteenissä (C2H4), hiili-hiili-kaksoissidos sisältää yhden sigma-sidoksen ja yhden pi-sidoksen.
- Vesimolekyylissä (H2O), on kaksi sigmasidosta: yksi kunkin vetyatomin ja happiatomin välillä.
- Ammoniakissa (NH3), sigmasidoksia on kolme, yksi kullekin typpiatomiin sitoutuneelle vetyatomille.
Sigma Bonds molekyylikiertoteoriassa
- Molekyyliratateoriassa sigmasidokset selitetään atomiorbitaalien välisellä vuorovaikutuksella molekyyliorbitaalien muodostamiseksi.
- Molekyyliratateoriassa lähtökohtana on molekyylin yksittäisten atomien atomiorbitaalien tarkastelu.
- Sigma-sidosten muodostumiseen liittyy atomiorbitaalien päällekkäisyys kahdesta atomista.
- Kun kaksi atomiorbitaalia menevät päällekkäin, ne yhdistyvät muodostaen molekyyliradat.
- Sigmasidoksen tapauksessa kahden atomiorbitaalin aaltofunktioiden konstruktiivinen interferenssi johtaa sigmamolekyyliorbitaaliin (σ MO).
- Molekyyliorbitaaliteoria ennustaa sekä sitoutuvien että sitovien molekyyliorbitaalien muodostumista.
- Sidostavalla MO:lla (σ bonding) on pienempi energia ja se liittyy ytimien väliseen elektronitiheyteen, mikä stabiloi molekyylin.
- Antisidoksella MO (σ* antibonding) on korkeampi energia ja se sisältää elektronitiheyttä ytimien välisen alueen ulkopuolella.
Sigma Bondin tyypit
Sigma-sidokset voidaan luokitella eri tyyppeihin mukana olevien atomiorbitaalien luonteen ja niiden päällekkäisyyden perusteella. Sigma-obligaatioiden päätyyppejä ovat:
10/60
s-s päällekkäinen
Ss-päällekkäisyydessä kaksi s-orbitaalia kahdesta atomista menevät päällekkäin suoraan ytimien välistä akselia pitkin (pään päällekkäisyys).
Esimerkiksi vetymolekyylissä (H2) kaksi vetyatomia muodostavat sigma-sidoksen ss-limityksen kautta.
Tässä tapauksessa kaksi puoliksi täytettyä s-orbitaalia menevät päällekkäin ytimien välistä akselia pitkin, kuten alla on esitetty:
s-p Päällekkäisyys
Tässä tapauksessa yhden atomin puoliksi täytettyjen s-orbitaalien ja toisen atomin puoliksi täytettyjen p-orbitaalien välillä on päällekkäisyyttä. Sp-limityksessä yksi s-orbitaali ja yksi p-orbitaali kahdesta eri atomista limittyvät suoraan ytimien välistä akselia pitkin.
Klassinen esimerkki sp:n päällekkäisyydestä löytyy hiili-vety (C-H) -sidoksesta metaanissa (CH4), jossa hiiliatomin 2s-orbitaali limittyy vetyatomin 1s-orbitaalin kanssa muodostaen sigma-sidoksia.
p-p Päällekkäisyys
Tämän tyyppinen päällekkäisyys tapahtuu kahden lähestyvän atomin puoliksi täytettyjen p-orbitaalien välillä. Päällekkäisyydessä pp kaksi yhdensuuntaista p-orbitaalia kahdesta atomista menevät päällekkäin ytimien välisen akselin ylä- ja alapuolella.
Esimerkiksi molekyylissä, kuten eteeni (C2H4), hiili-hiili-kaksoissidos koostuu sekä sigma-sidoksesta että pi-sidoksesta, jotka muodostuvat pp:n päällekkäisyyden kautta.
Mitä ovat Pi Bonds?
Pi-sidoksen muodostumisessa atomiradat menevät päällekkäin siten, että niiden akselit pysyvät yhdensuuntaisina toistensa kanssa ja kohtisuorassa ytimien välisiin akseleihin nähden. Pi-sidokset muodostuvat yleensä sigma-sidosten lisäksi kaksois- tai kolmoissidoksissa (kuten alkyyneissä tai alkyyneissä), ja niihin liittyy ei-hybridisoituneiden p-orbitaalien päällekkäisyyttä. Pi-sidokset rajoittavat jossain määrin pyörimistä sidosakselin ympäri, koska elektronien tiheys on suurempi ja pienempi. ytimien välinen akseli.
Pi-joukkovelkakirjojen ominaisuudet
- Pi-sidokset rajoittavat atomien välistä pyörimistä molekyylissä.
- Pi-sidoksessa elektronitiheys keskittyy ytimien välisen akselin ylä- ja alapuolelle.
- Pi-sidokset ovat yleensä heikompia kuin sigma-sidokset, koska ne ovat päällekkäisiä.
- Pi-sidoksissa elektronitiheys on jakautunut suuremmalle alueelle.
- Pi-sidoksia esiintyy yleensä kaksois- ja kolmoissidoksissa.
Esimerkkejä Pi-obligaatioista
- Eteeni (tunnetaan myös nimellä eteeni) sisältää kaksoissidoksen kahden hiiliatomin välillä. Tässä sidoksessa on yksi sigma-sidos (σ) ja yksi pi-sidos (π), jotka muodostuvat p-orbitaalien päällekkäisyydestä.
- Bentseeni on kuusijäseninen rengasrakenne, jossa on vuorotellen yksinkertaisia ja kaksoissidoksia. Siinä on kolme sigma-sidosta (C-C) ja kolme pi-sidosta (C=C).
- Happimolekyylissä (O2), kahden happiatomin välillä on kaksoissidos. Tämä kaksoissidos sisältää yhden sigma-sidoksen ja yhden pi-sidoksen. Pi-sidos muodostuu, kun happiatomien p-orbitaalit menevät päällekkäin.
- Typpimolekyylissä (N2), kahden typpiatomin välillä on kolmoissidos, joka koostuu yhdestä sigma-sidoksesta (σ) ja kahdesta pi-sidoksesta.
Sigma- ja Pi-obligaatioiden erot
Erot sigma- ja pi-sidoksen välillä ovat seuraavat:
| Ominaista | Sigma (σ) Bond chmod 755 | Pi (π) Bond |
|---|---|---|
| Sidosten muodostuminen | Muodostuu atomiorbitaalien päällekkäisistä tai päästä päähän päällekkäisyyksiin. | Muodostuu atomikiertoratojen päällekkäisyydestä. |
| Joukkovelkakirjojen määrä yksittäisessä joukkovelkakirjalainassa | Yksittäinen sigmasidos on aina läsnä yhdessä kovalenttisessa sidoksessa. | Yksittäisen pi-sidoksen mukana on tyypillisesti sigma-sidos yksittäisessä sidoksessa. |
| Elektronien jakautuminen | Elektronit keskittyvät kahden ytimen välistä akselia pitkin. | Elektronit jakautuvat sidosakselin ylä- ja alapuolelle ja muodostavat elektronipilven. |
| Sidoksen vahvuus | Sigma-sidokset ovat yleensä vahvempia ja vakaampia kuin pi-sidokset. | Pi-sidokset ovat heikompia ja herkempiä häiriöille kuin sigma-sidokset. |
| Kierto | Sigma-sidokset mahdollistavat vapaan pyörimisen sidosakselin ympäri. | Pi-sidokset rajoittavat pyörimistä ja luovat kaksoissidoksen tai kolmoissidoksen. |
| Hybridisaatio | Sigma-sidokset voivat muodostua s- ja p-orbitaalien kanssa ja niihin voi liittyä sp, sp2, tai sp3hybridisaatio. | Pi-sidoksiin liittyy tyypillisesti p-p päällekkäisyys ja ne voivat vaatia hybridisoimattomien p-orbitaalien käyttöä. |
| Sijainti useissa joukkovelkakirjoissa | Sigma-sidoksia löytyy yksittäisistä sidoksista ja ensimmäinen sidos monista sidoksista (esim. kaksoissidoksessa tai kolmoissidoksessa). | Pi-sidoksia löytyy useista sidoksista, kuten toinen ja kolmas sidos kaksoissidoksessa tai kolmoissidoksessa. |
| Päällekkäisyystyyppi | Orbitaalien päällekkäisyys. | Orbitaalien päällekkäisyys sivulta toiselle. |
| Esimerkkejä | C-C Single Bond, C-H Bond, C=C Double Bond, C≡C Triple Bond | C=C kaksoissidos, C≡C kolmoissidos, N=N kolmoissidos |
| Vahvuus | Yleensä vahvempi | Yleensä heikompi |
| Numero useissa joukkovelkakirjoissa java-viittaustyypit | Yksi sigma-sidos yksittäisessä sidoksessa; yksi sigma-sidos kaksoissidoksessa (plus yksi pi-sidos); yksi sigma-sidos kolmoissidoksessa (plus kaksi pi-sidosta) | Yksi pi-sidos kaksoissidoksessa; kaksi pi-sidosta kolmoissidoksessa |
| Elektronien tiheys | Keskittynyt ydinvoimanväliseen akseliin | Keskittynyt ytimenvälisen akselin ylä- ja alapuolelle |
| Kierto | Mahdollistaa vapaan pyörimisen Bond-akselin ympäri | Rajoittaa pyörimistä sivulta toiselle tapahtuvan päällekkäisyyden vuoksi |
| Orbitaalien geometria | Sigma-orbitaalit ovat sylinterimäisesti symmetrisiä. | Pi-orbitaaleissa on kaksi keilaa sidosakselin ylä- ja alapuolella. |
| Esiintyminen | Löytyy kaikista kovalenttisista sidoksista, mukaan lukien yksi-, kaksois- ja kolmoissidokset | Löytyy kaksois- ja kolmoissidoksesta |
Esimerkkejä Sigma- ja Pi-obligaatioista
On olemassa useita esimerkkejä sigma- ja pi-sidoksista. Keskustellaanpa joistakin esimerkeistä seuraavasti:
Sigma ja Pi Bonds Eteenissä (C2H4)
Molekyyleissä, joissa on kaksois- (π) tai kolmoissidos (σ), pi-sidosten lisäksi on myös sigma-sidoksia. Esimerkiksi eteenissä (C2H4), hiili-hiili-sidos sisältää yhden sigma-sidoksen ja yhden pi-sidoksen.
Sigma-sidos on suoraan kahden hiiliatomin (C-C) välissä, ja pi-sidos muodostuu sigma-sidoksen ylä- ja alapuolelle hiiliatomien p-orbitaaleissa.
Sigma- ja Pi-sidokset asetyleenissä (C2H2)
Asetyleeni (C2H2) sisältää kolmoissidoksen kahden hiiliatomin välillä. Tämä kolmoissidos koostuu yhdestä sigma-sidoksesta ja kahdesta pi-sidoksesta:
Tässä tapauksessa kaksi pi-sidosta on läsnä sigma-sidoksen ylä- ja alapuolella. Pi-sidokset muodostuvat hiiliatomien p-orbitaalien lateraalisesta limityksestä.
Sigma ja Pi Bonds bentseenissä
Bentseenissä (C6H6), on olemassa kuusi sigma (σ) sidosta, jotka muodostuvat atomiorbitaalien päällekkäisyydestä, mikä tarjoaa rakenteellista vakautta. Lisäksi kuusikulmaisen renkaan vuorotteleviin kaksoissidoksiin liittyy kolme pi (π) -sidosta, mikä edistää molekyylin ainutlaatuista stabiilisuutta ja reaktiivisuutta renkaan ylä- ja alapuolella olevan delokalisoidun elektronipilven vuoksi.
Sigma- ja Pi-sidosten merkitys kemiallisessa sitomisessa
Sigma- ja Pi-sidoksilla on jonkin verran merkitystä kemiallisessa sidoksessa, ja nämä ovat:
- Sigma- ja pi-sidosten lukumäärä ja tyypit molekyylissä ovat ratkaisevia määritettäessä sen stoikiometriaa.
- Niiden merkitys on niiden panoksessa molekyylien rakenteeseen, stabiilisuuteen ja reaktiivisuuteen.
- Sigma-sidokset mahdollistavat vapaan pyörimisen sidosakselin ympäri, mikä on ratkaisevan tärkeää konformationaalisen isomerian tutkimuksessa orgaanisessa kemiassa. Pi-sidokset puolestaan rajoittavat pyörimistä, mikä lisää kaksois- tai kolmoissidoksia sisältävien molekyylien jäykkyyttä.
Esimerkkikysymys Sigma- ja Pi-obligaatioista
Kysymys 1: Keskustele Sigmasta ja Pi Bondista yksityiskohtaisesti.
Vastaus:
Sigma (σ) ja pi (π) sidokset ovat kaksi perustyyppiä kovalenttisia sidoksia, jotka muodostuvat atomien välille, kun ne jakavat elektroneja. Sigma-sidokset ovat yleensä vahvempia kuin pi-sidokset, koska kiertoradat ovat suoremmassa päällekkäisyydessä, mikä johtaa suurempaan elektronitiheyteen sidosakselilla.
Kysymys 2: Selitä Sigman ja Pi Bondin väliset erot.
Vastaus:
Sigma-sidokset (σ) muodostuvat atomiorbitaalien päällekkäisillä limityksillä, mikä mahdollistaa vapaan pyörimisen sidosakselia pitkin. Pi-sidokset (π) syntyvät p-orbitaalien sivusuunnassa limittäin, mikä rajoittaa pyörimistä ja muodostaa kaksois- tai kolmoissidoksen. Sigma-sidokset ovat vahvempia ja ensisijaisia, kun taas pi-sidokset ovat heikompia ja toissijaisia monissa sidoksissa.
kuinka käyttää mysql-työpöytää
Kysymys 3: Miten minkä tahansa molekyylin stabiilius määritetään?
Vastaus:
Molekyylin stabiilisuus määräytyy ensisijaisesti kovalenttisten sidosten vahvuuden ja näiden sidosten järjestelyn perusteella molekyylin rakenteessa. Sigma-sidokset muodostavat ensisijaisen yhteyden atomien välillä ja ovat yleensä vahvempia kuin pi-sidokset. Pi-sidokset vaikuttavat kuitenkin sidoksen kokonaislujuuteen ja voivat vaikuttaa molekyylin geometriaan ja reaktiivisuuteen. Sigma- ja pi-sidosten yhdistelmä mahdollistaa stabiilien molekyylien muodostumisen, joilla on hyvin määritellyt rakenteet, ja niiden läsnäolo on ratkaisevaa määritettäessä yhdisteiden kemiallisia ominaisuuksia ja reaktiivisuutta.
Sigma- ja Pi-obligaatiot: UKK
1. Mikä on Sigma- ja Pi-obligaatiot?
Sigma-sidokset (σ) syntyvät päiden välisestä atomiradan päällekkäisyydestä ja sallivat vapaan pyörimisen. Pi (π) -sidokset muodostuvat rinnakkaisesta p-kiertoradan limityksestä, mikä rajoittaa pyörimistä.
2. Kuinka monta Sigma- ja Pi-joukkovelkakirjalainaa voi olla yksittäisellä joukkovelkakirjalainalla?
Yksi kovalenttinen sidos koostuu yhdestä sigma-sidoksesta, eikä yksittäisessä sidoksessa ole pi-sidoksia.
3. Voiko kaksoissidoksessa olla sekä Sigma- että Pi-obligaatioita?
Kaksoissidos koostuu yhdestä sigma (σ) sidoksesta ja yhdestä pi (π) sidoksesta.
4. Minkä tyyppiset kiertoradat voivat muodostaa Sigma-obligaatioita?
Sigma-sidokset voivat muodostua s-s-, s-p-, p-p- ja joidenkin d-orbitaalien päällekkäisyydestä.
vuonna tietokone keksittiin
5. Millaiset kiertoradat voivat muodostaa Pi-obligaatioita?
Pi-sidokset muodostuvat rinnakkaisten p-p- tai d-p-orbitaalien limityksestä.
6. Voivatko Sigma- ja Pi-sidokset esiintyä rinnakkain samassa molekyylissä?
Kyllä, sigma- ja pi-sidokset voivat esiintyä rinnakkain samassa molekyylissä, kuten kaksois- ja kolmoissidoksissa.
7. Onko kaikilla molekyyleillä Sigma- ja Pi-sidoksia?
Kaikissa molekyyleissä ei ole sekä sigma- että pi-sidoksia; joillakin on vain sigma-obligaatioita.
8. Ovatko Sigma- ja Pi-obligaatiot yhtä vahvoja?
Sigma-sidokset ovat yleensä vahvempia kuin pi-sidokset johtuen sigmasidosten orbitaalien suuremmasta päällekkäisyydestä.
9. Kuinka selvittää Sigma- ja Pi-obligaatiot?
Piirtämällä Lewis-rakenne ja tunnistamalla yksittäis-, kaksois- ja kolmoissidokset.
10. Mikä on sigma- (σ)- ja Pi (π) -sidosten lukumäärä bentseenissä?
Sigma (σ) -sidokset: Bentseenissä on yhteensä 12 sigmasidosta. Näitä ovat kuusi hiili-hiili-yksinkertaista sidosta ja kuusi hiili-vety-yksöistä sidosta.
Pi (π) -sidokset: Bentseenissä on kolme pi-sidosta (π-sidosta), jotka edistävät sen aromaattisuutta.