Хімія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА

4.5. Сигма- і пі-зв’язок

Просторово розрізняють два типи зв’язку — сигма- і пі-зв’язок.

1. Сигма-зв’язок (σ-зв’язок) — простий (одинарний) ковалентний зв’язок, що утворюється перекриванням електронних орбіталей по лінії, яка з’єднує атоми. Зв’язок характеризується осьовою симетрією:

В утворенні σ-зв’язку можуть брати участь як звичайні, так і гібридизовані орбіталі.

2. Пі-зв’язок (π-зв’язок). Якщо в атома після утворення σ-зв’язку залишились неспарені електрони, він може використати їх на утворення другого типу зв’язку, який називають π-зв’язком. Розгляньмо його механізм на прикладі утворення молекули кисню О₂.

Одна пара йде на утворення σ-зв’язку:

Інша, перпендикулярна до неї, — на утворення π-зв’язку:

Іще одна p-орбіталь (р_y), як і s-орбіталь, на якій містяться по два спарені електрони, участі у зв’язку не беруть і не усуспільнюються.

які розміщуються в площині, що є перпендикулярною до осі з’єднання атомів Карбону:

У сумі σ- і π-зв’язки дають подвійний зв’язок.

Потрійний зв'язок утворюється аналогічно і складається з одного σ-зв’язку (р_х) та двох π-зв’язків, які утворені двома взаємоперпендикулярними парами p-орбіталей (р_у, р_z):

Приклад: утворення молекули азоту N₂.

Три p-електрони в атомі Нітрогену є неспареними і можуть утворити три спільні ковалентні пари з електронами другого атома Нітрогену:

Унаслідок утворення трьох спільних електронних пар N ≡ N кожний атом Нітрогену набуває стійку електронну конфігурацію інертного елемента 2s²2p⁶ (октет електронів).

Потрійний зв’язок виникає і під час утворення алкінів (в органічній хімії). Унаслідок sp-гібридизації зовнішньої електронної оболонки атома Карбону утворюється дві sp-орбіталі, розташовані по осі 0Х. Одна з них іде на формування σ-зв’язку з іншим атомом Карбону (друга — на формування σ-зв’язку з атомом Гідрогену). А дві негібридизовані p-орбіталі (р_у, p_z) розміщуються перпендикулярно одна до одної та до осі з’єднання атомів (0Х).

За допомогою π-зв’язку формується молекула бензену та інших аренів. Довжина¹цього зв’язку (ароматичного-, позначається « ^...— ») є проміжною між довжиною простого (0,154 нм) і подвійного (0,134 нм) зв’язку і становить 0,140 нм. Усі шість атомів Карбону мають спільну π-електронну хмару, густина якої локалізована над і під площиною ароматичного ядра та рівномірно розподілена (делокалізована) між усіма атомами Карбону. За сучасними уявленнями вона має форму тороїда: