РАЗДЕЛ И. 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.

2. 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 кислорода O₂.

Электронная формула атома Кислорода - ₈O 1s²2s²2p², 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 одна p-орбиталь (р_в), как и s-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) после sp²-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 (р_х) и двух я-связей, которые образованы двумя взаимноперпендикулярными парами p-орбиталей (р_у, p_z):

Пример: образование молекулы азота N₂.

Электронная формула атома Азота - ₇N 1s²2s²2p³ или Три p-электроны в атоме Азота является неспареними и могут образовать три совместные ковалентные пары с электронами второго атома Азота:

В результате образования трех общих электронных пар N≡N каждый атом Азота приобретает устойчивую электронную конфигурацию инертного элемента 2s²2p⁶ (октет электронов).

Тройная связь возникает и при образовании алкінів (в органической химии). В результате sг-гибридизации внешней электронной оболочки атома Углерода образуется две sр-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 (р_у, p_z) 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 )¹ является промежуточной 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:

______________________________________________________

¹ Под длиной связи понимают расстояние между центрами ядер атомов Углерода, участвующих в связи.