Pi Bond - Pi bond
Inom kemi är pi -bindningar ( π -bindningar ) kovalenta kemiska bindningar , i var och en av vilka två lober av en orbital (på en atom ) överlappar med två lober av en orbital på en annan atom, och i vilken denna överlappning sker i sidled. Var och en av dessa atomorbitaler har en elektrontäthet på noll, vid ett delat nodalplan som passerar genom de två bundna kärnorna . Detta plan är också ett nodplan för pi -bindningens molekylära orbital . Pi -bindningar kan bildas i dubbel- och trippelbindningar men bildas inte i enkelbindningar i de flesta fall.
Den grekiska bokstaven π i deras namn hänvisar till p -orbitaler , eftersom pi -bindningens orbitalsymmetri är densamma som p -orbitalet sett ner från bindningsaxeln. En vanlig form av denna typ av bindning involverar p -orbitaler själva, även om d orbitaler också engagerar sig i pi -bindning. Detta senare sätt utgör en del av grunden för metall-metall multipel bindning .
Pi -bindningar är vanligtvis svagare än sigmabindningar . Den CC- dubbelbindning, som består av en sigma och en pi-bindning, har en bindningsenergi är mindre än två gånger den för en CC-enkelbindning, vilket indikerar att stabiliteten tillagt av pi-bindning är mindre än stabiliteten hos en sigmabindning. Ur kvantmekanikens perspektiv förklaras denna bindnings svaghet av betydligt mindre överlappning mellan komponentens p-orbitaler på grund av deras parallella orientering. Detta kontrasteras av sigmabindningar som bildar bindningsorbitaler direkt mellan kärnorna i bindningsatomerna, vilket resulterar i större överlappning och en stark sigmabindning.
Pi -bindningar beror på överlappning av atomorbitaler som är i kontakt genom två områden med överlappning. Pi -bindningar är mer diffusa bindningar än sigmabindningarna. Elektroner i pi -bindningar kallas ibland pi -elektroner . Molekylfragment som förenas av en pi -bindning kan inte rotera kring denna bindning utan att bryta pi -bindningen, eftersom rotation innebär att förstöra de parallella orienteringarna av de bestående p -orbitalerna.
För homonukleära diatomiska molekyler har bindande π molekylära orbitaler endast det ena nodalplanet som passerar genom de bundna atomerna och inga nodalplan mellan de bundna atomerna. Motsvarande anti- bindning , eller π* ("pi-star") molekylär orbital, definieras av närvaron av ett ytterligare nodalplan mellan dessa två bundna atomer.
Flera obligationer
En typisk dubbelbindning består av en sigmabinding och en pi -bindning; till exempel, C = C-dubbelbindning i eten (H 2 C = CH 2 ). En typisk trippelbindning , till exempel i acetylen (HC≡CH), består av en sigmabinding och två pi -bindningar i två inbördes vinkelräta plan som innehåller bindningsaxeln. Två pi -bindningar är det maximala som kan finnas mellan ett givet par atomer. Fyrbandsbindningar är extremt sällsynta och kan endast bildas mellan övergångsmetallatomer och består av en sigmabinding, två pi -bindningar och en delta -bindning .
En pi -bindning är svagare än en sigmabinding, men kombinationen av pi och sigmabindning är starkare än endera bindningen i sig. Den ökade styrkan hos en multipelbindning kontra en singel (sigmabindning) indikeras på många sätt, men mest uppenbart genom en sammandragning i bindningslängder. I organisk kemi är till exempel kol -kolbindningslängder cirka 154 pm i etan , 134 pm i eten och 120 pm i acetylen. Fler obligationer gör den totala bindningen kortare och starkare.
|
|
|
| etan (1 σ bindning) | eten (1 σ bindning + 1 π bindning) | acetylen (1 σ bindning + 2 π bindningar) |
Speciella fall
En pi-bindning kan existera mellan två atomer som inte har en nettosigma-bindande effekt mellan dem.
I vissa metallkomplex bildar pi-interaktioner mellan en metallatom och alkyn- och alkenpi- antibindande orbitaler pi-bindningar.
I vissa fall av flera bindningar mellan två atomer finns det ingen nettosigmabinding alls, bara pi-bindningar. Exempel innefattar diiron hexacarbonyl (Fe 2 (CO) 6 ), dicarbon (C 2 ), och diboran (2) (B 2 H 2 ). I dessa föreningar består den centrala bindningen endast av pi -bindning på grund av en sigma -antikond som följer med sigmabindningen själv. Dessa föreningar har använts som beräkningsmodeller för analys av själva pi -bindningen, vilket avslöjar att bindningsavstånden är mycket kortare än förväntat för att uppnå maximal orbitalöverlappning .