Pi vazba - Pi bond
V chemii jsou pí vazby ( vazby π ) kovalentními chemickými vazbami , v každém z nich se dva laloky orbitálu (na jednom atomu ) překrývají se dvěma laloky orbitalu na jiném atomu a u nichž k tomuto překrytí dochází laterálně. Každý z těchto atomových orbitálů má elektronovou hustotu nula ve sdílené uzlové rovině, která prochází dvěma vázanými jádry . Tato rovina je také uzlovou rovinou pro molekulární orbitál pí vazby. Pi vazby se mohou tvořit v dvojitých a trojitých vazbách, ale ve většině případů se netvoří v jednoduchých vazbách .
Řecké písmeno π v jejich názvu odkazuje na p orbitaly , protože orbitální symetrie pí vazby je stejná jako orbitálu p při pohledu dolů na osu vazby. Jedna běžná forma tohoto druhu spojování zahrnuje p orbitaly samotné, ačkoli d orbitaly se také zapojují do vazby pi. Tento druhý režim tvoří součást základu pro vícenásobné spojování kov-kov .
Pi vazby jsou obvykle slabší než sigma vazby . CC dvojnou vazbu, se skládá z jednoho sigma a jednoho svazku pi, má energii vazby menší než dvojnásobek CC jednoduchou vazbu, což naznačuje, že přidaná pí vazbou stabilita je nižší než stabilita sigma vazby. Z pohledu kvantové mechaniky je slabost této vazby vysvětlena podstatně menším překrytím mezi komponentními p-orbitaly v důsledku jejich paralelní orientace. To je v kontrastu se sigma vazbami, které tvoří spojovací orbitaly přímo mezi jádry vazebných atomů, což má za následek větší překrývání a silnou sigma vazbu.
Pi vazby jsou výsledkem překrývání atomových orbitálů, které jsou v kontaktu prostřednictvím dvou oblastí překrytí. Pi vazby jsou více difúzní vazby než sigma vazby. Elektrony v pí vazbách jsou někdy označovány jako pi elektrony . Molekulární fragmenty spojené pí vazbou se nemohou otáčet kolem této vazby bez porušení pí vazby, protože rotace zahrnuje zničení paralelní orientace základních p orbitálů.
U homonukleárních diatomických molekul má vazba π molekulárních orbitálů pouze jednu uzlovou rovinu procházející vázanými atomy a žádné uzlové roviny mezi vázanými atomy. Odpovídající anti- bonding , neboli π* („pi-star“) molekulární orbitální, je definován přítomností další uzlové roviny mezi těmito dvěma vázanými atomy.
Vícenásobné dluhopisy
Typická dvojná vazba se skládá z jedné vazby sigma a jedné vazby pi; Například, skupina C = C dvojná vazba v etylenu (H 2 C = CH 2 ). Typická trojná vazba , například v acetylenu (HC≡CH), se skládá z jedné sigma vazby a dvou pí vazeb ve dvou vzájemně kolmých rovinách obsahujících osu vazby. Dvě pí vazby jsou maximum, které může existovat mezi daným párem atomů. Čtyřnásobné vazby jsou extrémně vzácné a mohou být vytvořeny pouze mezi atomy přechodných kovů a skládají se z jedné sigma vazby, dvou pí vazeb a jedné delta vazby .
Pi vazba je slabší než vazba sigma, ale kombinace vazby pi a sigma je silnější než kterákoli vazba sama o sobě. Zvýšená pevnost vícenásobné vazby oproti jednoduché (vazba sigma) je indikována mnoha způsoby, ale nejzjevněji kontrakcí délek vazeb. Například v organické chemii jsou délky vazby uhlík -uhlík asi 154 pm v ethanu , 134 pm v ethylenu a 120 pm v acetylenu. Více dluhopisů zkracuje a posiluje celkový svazek.
|
|
|
| ethan (1 σ vazba) | ethylen (1 σ vazba + 1 π vazba) | acetylen (1 σ vazba + 2 π vazby) |
Speciální případy
Pi vazba může existovat mezi dvěma atomy, které mezi nimi nemají čistý sigma-vazebný účinek.
V určitých kovových komplexech pí interakce mezi atomem kovu a alkiny a alkeny pi navazujícími orbitaly vytvářejí pi vazby.
V některých případech vícenásobných vazeb mezi dvěma atomy neexistuje žádná čistá sigma-vazba, pouze pi vazby. Příklady zahrnují diiron hexakarbonyl (Fe 2 (CO) 6 ), dikarbon (C 2 ) a diboran (2) (B 2 H 2 ). V těchto sloučeninách se centrální vazba skládá pouze z vazby pi kvůli sigma antibond doprovázející samotnou sigma vazbu. Tyto sloučeniny byly použity jako výpočetní modely pro analýzu samotného vazby pi, což odhalilo, že k dosažení maximálního orbitálního překrytí jsou vzdálenosti vazeb mnohem kratší, než se očekávalo.