 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( февраль 2013 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
В химии , пи - св зи ( & pi ; облигация ) являются ковалентными химическими связями , где два лепестка соединяемой орбитали на одном атоме перекрытия два доли на орбитальном другой атом и это перекрытии происходит в боковом направлении . Каждая из этих атомных орбиталей имеет нулевую электронную плотность в общей узловой плоскости , проходящей через два связанных ядра . Эта же плоскость также является узловой плоскостью для молекулярной орбитали пи-связи. Связи Pi могут образовывать двойные и тройные связи, но в большинстве случаев не образуются в одинарных связях .
Греческая буква π в их названии относится к p-орбиталям , поскольку орбитальная симметрия связи pi такая же, как у p-орбитали, если смотреть вниз по оси связи. Одна из распространенных форм такого типа связи включает сами p-орбитали, хотя d-орбитали также участвуют в пи-связи. Этот последний способ является частью основы для множественного соединения металл-металл .
Пи-связи обычно слабее сигма-облигаций . CC двойная связь, состоящая из одной сигмы и одной пи - связи, [1] имеет энергию связи меньше , чем вдвое больше , чем в ЦК одинарной связи, что свидетельствует о том , что стабильность добавлен пи - связи меньше , чем стабильность сигмы - связи. С точки зрения квантовой механики , слабость этой связи объясняется значительно меньшим перекрытием между составляющими p-орбиталями из-за их параллельной ориентации. Это контрастирует с сигма-связями, которые образуют связывающие орбитали непосредственно между ядрами связывающих атомов, что приводит к большему перекрытию и прочной сигма-связи.
Связи Pi являются результатом перекрытия атомных орбиталей, которые контактируют через две области перекрытия. Пи-связи являются более диффузными связями, чем сигма-связи. Электроны в пи-связях иногда называют пи-электронами . Молекулярные фрагменты, соединенные пи-связью, не могут вращаться вокруг этой связи без разрыва пи-связи, потому что вращение включает нарушение параллельной ориентации составляющих р-орбиталей.
Для гомоядерных двухатомных молекул , связывающие π-молекулярные орбитали имеют только одну узловую плоскость, проходящую через связанные атомы, и никакие узловые плоскости между связанными атомами. Соответствующие анти склеивания или π * ( «пи-звезда») молекулярные орбитали, определяются наличием дополнительной узловой плоскости между этими двумя связанными атомами.
Множественные облигации [ править ]
Типичная двойная связь состоит из одной сигма-связи и одной пи-связи; например, двойная связь C = C в этилене (H 2 C = CH 2 ). Типичная тройная связь , например в ацетилене (HC≡CH), состоит из одной сигма-связи и двух пи-связей в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, содержащих ось связи. Две пи-связи - это максимум, который может существовать между данной парой атомов. Четверные связи чрезвычайно редки и могут образовываться только между атомами переходных металлов и состоят из одной сигма-связи, двух пи-связей и одной дельта-связи .
Пи-связь слабее сигма-связи, но комбинация пи-и сигма-связи сильнее, чем любая связь сама по себе. Повышенная прочность множественной связи по сравнению с одинарной (сигма-связь) указывается многими способами, но наиболее очевидно сокращением длины связи. Например, в органической химии длина связи углерод-углерод составляет около 154 мкм в этане , [2] [3] 134 мкм в этилене и 120 мкм в ацетилене. Чем больше облигаций, тем короче и прочнее общая связь.
| этан (1 σ-связь) | этилен (1 σ-связь + 1 π-связь) | ацетилен (1 σ-связь + 2 π-связи) |
Особые случаи [ править ]
Пи-связь может существовать между двумя атомами, которые не имеют чистого эффекта сигма-связи между ними.
В некоторых комплексах металлов пи-взаимодействия между атомом металла и антисвязывающими орбиталями алкинов и алкенов пи образуют пи-связи.
В некоторых случаях множественных связей между двумя атомами нет никакой чистой сигма-связи, только пи-связи. Примеры включают гексакарбонил ди-железа (Fe 2 (CO) 6 ), дикарбон (C 2 ) и диборан (2) (B 2 H 2 ). В этих соединениях центральная связь состоит только из пи-связи из-за сигма- антисвязи, сопровождающей саму сигма-связь. Эти соединения использовались в качестве вычислительных моделей для анализа самой связи пи, показывая, что для достижения максимального перекрытия орбиталей расстояния связи намного короче, чем ожидалось. [4]
См. Также [ править ]
- Ароматическое взаимодействие
- Дельта-облигация
- Молекулярная геометрия
- Пи обратное соединение
- Pi взаимодействие
Ссылки [ править ]
- ^ Streitwieser, Эндрю; Heathcock, Clayton H .; Косовер, Эдвард М. (1992). Введение в органическую химию . Хиткок, Клейтон Х., Косовер, Эдвард М. (4-е изд.). Нью-Йорк: Макмиллан. С. 250 . ISBN 978-0024181701. OCLC 24501305 .
- ^ Veillard, A. (1970). «Расслабление при внутреннем вращении этана и перекиси водорода». Теоретика Chimica Acta . 18 (1): 21–33. DOI : 10.1007 / BF00533694 .
- ^ Гармония, Марлин Д. (1990). «Равновесная длина одинарной связи углерод-углерод в этане». J. Chem. Phys . 93 (10): 7522–7523. Bibcode : 1990JChPh..93.7522H . DOI : 10.1063 / 1.459380 .
- ^ Джеммис, Элуватингал Д .; Патхак, Бисваруп; Кинг, Р. Брюс ; Шефер III, Генри Ф. (2006). «Длина связи и кратность связи: σ-связь предотвращает короткие π-связи». Химические коммуникации (20): 2164–2166. DOI : 10.1039 / b602116f .
