A szigmakötés (σ-ként ábrázolva) egy kovalens kötés, amelyet két elektron megosztása jellemez, amely atompárok között alakul ki az említett kötés kialakításához. Ezenkívül ez egyfajta egyszeres kötés, amelyben mindkét atomot két elektron kapcsolja össze, és egyetlen kötés képződik.
Ha két vagy több atom egyesül, és újabb molekuláris vegyületeket képez, akkor kétféle kötéssel kapcsolódnak össze: ionos és kovalens, amelyek szerkezete attól függ, hogy az elektronok hogyan oszlanak meg az ebben a kapcsolásban részt vevő két atom között.
Az elektronok által generált kapcsolat az egyes atomokhoz tartozó pályák átfedésének (a végeik) átfutásának köszönhetően valósul meg, orbitálisként megértve azokat a tereket, ahol a legnagyobb valószínűséggel az elektron található az atomban, és amelyeket az elektronsűrűség.
Hogyan alakul ki?
A két atom közötti egyszeres kötésről általában ismert, hogy egyenértékű egyetlen szigma-szerű kötéssel.
Hasonlóképpen, ezek a kötések abból a szempontból származnak, hogy frontális módon szuperpozíció vagy átfedés következik be, ami két különböző atom atompályáinak végei között fordul elő.
Ezeknek az atomoknak, amelyek orbitális része átfedésben van, egymással szomszédosaknak kell lenniük, hogy az egyes atomi pályákhoz tartozó egyes elektronok hatékonyan kötődhessenek és képezzék a kötést.
Ez a forrása annak a ténynek, hogy az elektronikus eloszlás, amely az egyes szuperpozícióktól megmutatkozik, vagy az elektron sűrűségének helyzete, hengeres szimmetriájú a tengely körül, amely a két összekapcsolt atomi faj között fordul elő.
Ebben az esetben az úgynevezett szigma-orbitál könnyebben kifejezhető olyan intramolekuláris kötésekkel, amelyek diatómás molekulákban alakulnak ki, figyelembe véve, hogy a szigmakötések több típusa is létezik.
A szigmakötések leggyakrabban megfigyelt típusai: d z 2 + d z 2, s + p z, p z + p z és s + s; ahol z alindex a képződött kötés által alkotott tengelyt képviseli, és minden betű (s, p és d) egy keringőpontnak felel meg.
Szigmakötések kialakulása különböző kémiai fajokban
Amikor molekuláris orbitálokról beszélünk, akkor utalni kell a régiókra, amelyek felhalmozódnak a legnagyobb elektronikus sűrűséggel, amikor ilyen típusú kötés alakul ki a különböző molekulák között, amelyeket az atomi pályák kombinációjával nyernek.
A kvantummechanika szempontjából a tanulmányok arra a következtetésre jutottak, hogy a szimmetrikusan egyenlő viselkedést mutató molekuláris típusú pályákat valóban keverékekben kombinálják (hibridizációk).
Az orbitálok ezen kombinációjának jelentősége azonban szorosan kapcsolódik a szimmetrikusan hasonló molekuláris típusú pályákon megjelenő relatív energiákhoz.
Szerves molekulák esetében gyakran megfigyelhetők egy vagy több gyűrűs szerkezetből álló ciklikus fajok, amelyeket gyakran nagyszámú szigma-típusú kötés alkot, összekapcsolódva a pi-típusú kötésekkel (többszörös kötések).
Valójában egyszerű matematikai számítások segítségével meg lehet határozni a molekuláris fajban jelen lévő szigmakötések számát.
Előfordulnak olyan esetek is, amikor koordinációs vegyületek vannak (átmeneti fémekkel), amelyekben a többszörös kötés kombinálódik különféle típusú kötés-kölcsönhatásokkal, valamint olyan molekulák, amelyek különféle típusú atomokból állnak (poliatómiai).
jellemzők
A Sigma-kötéseknek egyedi tulajdonságai vannak, amelyek egyértelműen megkülönböztetik őket a kovalens kötés más típusaitól (pi-kötés), többek között az a tény, hogy az ilyen típusú kötés a kovalens osztályú kémiai kötések közül a legerősebb.
Ennek oka az, hogy az orbitális pályák közötti átfedés közvetlen, koaxiális (vagy lineáris) és elülső módon történik; vagyis maximális átfedést kapunk az orbitálisok között.
Ezenfelül az elektronikus eloszlás ezeken a kereszteződéseken elsősorban az egyesített atomfajok között koncentrálódik.
A szigma-pályák ezen átfedése háromféle módon történhet: tiszta pályák (k) között, tiszta pályák és hibrid típusok (s-sp) között, vagy pár hibrid típusú pályák (sp 3 - sp 3) között).
A hibridizáció a különféle osztályú atomi eredetű pályák keverékének köszönhetően következik be, így megkapjuk, hogy a kapott hibrid orbitál a kiindulási tiszta orbitális típusok mennyiségétől függ (például sp 3 = tiszta s + orbital) három tiszta p-típusú pálya).
Ezen túlmenően a szigmakötés függetlenül létezhet, valamint lehetővé teheti az atompárok közötti szabad forgásmozgást.
Példák
Mivel a kovalens kötés az atomok közötti leggyakoribb kötés, a szigmakötés számos kémiai fajban található meg, amint az alább látható.
A diatomikus gázmolekulákban - például hidrogén (H 2), oxigén (O 2) és nitrogén (N 2) - az atomok hibridizációjától függően különféle kötések fordulhatnak elő.
A hidrogén esetében egyetlen szigmakötés van, amely mindkét atomot (H - H) összekapcsolja, mivel minden atom hozzájárul egyetlen elektronához.
Másrészről, a molekuláris oxigénben mindkét atom kettős kötéssel (O = O), azaz egy szigmakötéssel és egy pi kötéssel van összekötve, és mindegyik atomot három párral megmaradó elektronokkal párosítja.
Ehelyett mindegyik nitrogénatomnak öt elektronja van a legkülső energiaszintjén (valenciahéj), tehát hármas kötéssel (N≡N) kapcsolódnak, ami egy szigmakötés és két pi kötés és egy pár párosított elektron mindegyik atomban.
Ugyanígy fordul elő ciklikus vegyületekben, amelyekben egy vagy több kötés van, és mindenféle molekulában, amelyek szerkezetét kovalens kötések alkotják.
Irodalom
- Wikipedia. (Sf). Sigma kötés. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről
- Chang, R. (2007). Kémia, kilencedik kiadás. Mexikó: McGraw-Hill.
- ThoughtCo. (Sf). Sigma Bond kémia meghatározása. Helyreállítva a thinkco.com webhelyről
- Britannica, E. (második). Sigma kötés. Visszakeresve a britannica.com webhelyről
- LibreTexts. (Sf). Sigma és Pi Bonds. Helyreállítva a chem.libretexts.org webhelyről
- Srivastava, AK (2008). Szerves kémia, egyszerű. Helyreállítva a books.google.co.ve webhelyről