Legătura sigma (reprezentată ca σ) este o legătură de tip covalent, care se caracterizează prin împărțirea a doi electroni care apare între o pereche de atomi pentru a forma legătura menționată. În plus, acesta este un fel de legătură unică, în care ambii atomi sunt atașați de doi electroni pentru a forma o singură legătură.
Când doi sau mai mulți atomi sunt combinați pentru a da naștere la noi compuși moleculari, ei sunt uniți prin intermediul a două tipuri de legături: ionice și covalente, a căror structură depinde de modul în care electronii sunt împărțiți între cei doi atomi implicați în acest cuplaj.
Conexiunea generată prin electroni se realizează datorită suprapunerii orbitalelor care aparțin fiecărui atom (prin capetele lor), înțelegând ca orbitali spațiile în care este cel mai probabil localizarea electronului în atom și care sunt definite de densitatea electronilor.
Cum se formează?
De obicei, legătura unică între doi atomi este cunoscută a fi echivalentă cu o legătură sigma asemănătoare.
De asemenea, aceste legături își au originea datorită superpoziției sau suprapunerii într-un mod frontal care are loc între capetele orbitalelor atomice ale doi atomi diferiți.
Acești atomi ale căror orbitale se suprapun trebuie să fie adiacente între ele, astfel încât electronii individuali aparținând fiecărui orbital atomic să se poată lega eficient și să formeze legătura.
Aceasta este sursa faptului că distribuția electronică care se manifestă sau localizarea densității electronilor de la fiecare superpoziție are o simetrie cilindrică în jurul axei care are loc între cele două specii atomice legate.
În acest caz, așa-numitul orbital sigma poate fi mai ușor exprimat în termeni de legături intramoleculare care se formează în moleculele diatomice, menționând că există și mai multe tipuri de legături sigma.
Cele mai frecvente tipuri de legături sigma sunt: d z 2 + d z 2 , s + p z , p z + p z, și s + s; unde abonamentul z reprezintă axa constituită din legătura formată și fiecare literă (s, p și d) corespunde unui orbital.
Formarea legăturilor sigma în diferite specii chimice
Când vorbim de orbitali moleculari, se face referire la regiunile care acumulează cea mai mare densitate electronică atunci când se formează o legătură de acest tip între diferite molecule, obținute prin combinația de orbitali atomici.
Din punct de vedere al mecanicii cuantice, studiile au dedus că orbitale de tip molecular care prezintă un comportament simetric egal sunt de fapt combinate în amestecuri (hibridări).
Cu toate acestea, semnificația acestei combinații de orbitali este strâns legată de energiile relative manifestate de orbitalele de tip molecular care sunt similare simetric.
În cazul moleculelor organice, sunt observate frecvent specii ciclice constând dintr-una sau mai multe structuri inelare, care sunt constituite frecvent dintr-un număr mare de legături de tip sigma în combinație cu legături de tip pi (legături multiple).
De fapt, folosind calcule matematice simple, este posibil să se determine numărul de legături sigma prezente într-o specie moleculară.
Există, de asemenea, cazuri de compuși de coordonare (cu metale de tranziție), în care mai multe legături sunt combinate cu diferite tipuri de interacțiuni de legături, precum și molecule formate din diferite tipuri de atomi (poliatomici).
caracteristici
Legăturile Sigma au caracteristici unice care le diferențiază în mod clar de alte tipuri de legături covalente (legătura pi), printre care se numără faptul că acest tip de legătură este cea mai puternică dintre legăturile chimice din clasa covalentă.
Acest lucru se datorează faptului că suprapunerea dintre orbitale are loc în mod direct, coaxial (sau liniar) și frontal; adică se obține o suprapunere maximă între orbitali.
În plus, distribuția electronică la aceste joncțiuni este concentrată în principal între nucleele speciilor atomice care sunt combinate.
Această suprapunere a orbitalelor sigma are loc în trei moduri posibile: între o pereche de orbitali puri (ss), între un orbital pur și un tip hibrid (s-sp) sau între o pereche de orbitali de tip hibrid (sp 3 - sp 3 ).
Hibridizarea se produce datorită amestecului de orbitale de origine atomică din diferite clase, obținându-se că orbitalul hibrid rezultat poate depinde de cantitatea fiecărui tip orbital pur de început (de exemplu, sp 3 = un pur s + orbital trei orbitali p de tip pur).
În plus, legătura sigma poate exista independent, precum și permite mișcarea de rotație liberă între o pereche de atomi.
Exemple
Deoarece legătura covalentă este cel mai comun tip de legătură între atomi, legătura sigma se găsește într-un număr foarte mare de specii chimice, așa cum se poate observa mai jos.
În moleculele de gaz diatomice - cum ar fi hidrogenul (H 2 ), oxigenul (O 2 ) și azotul (N 2 ) - pot apărea diferite tipuri de legături în funcție de hibridizarea atomilor.
În cazul hidrogenului, există o singură legătură sigma care unește ambii atomi (H - H), deoarece fiecare atom contribuie singurul său electron.
Pe de altă parte, în oxigen molecular ambii atomi sunt legați printr-o legătură dublă (O = O) - adică o legătură sigma - și o legătură pi, lăsând fiecare atom al său cu trei perechi de electroni rămași.
În schimb, fiecare atom de azot are cinci electroni în nivelul său extern de energie (cochilie de valență), astfel încât sunt uniți printr-o legătură triplă (N≡N), ceea ce implică prezența unei legături sigma și a două legături pi și a pereche de electroni împerecheți în fiecare atom.
În același mod, apare în compuși de tip ciclic cu legături unice sau multiple și în toate tipurile de molecule a căror structură este formată din legături covalente.
Referințe
- Wikipedia. (Sf). Legătură Sigma. Recuperat de pe en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Chimie, ediția a noua. Mexic: McGraw-Hill.
- ThoughtCo. (Sf). Definiția Sigma Bond Chimie. Recuperat de la thinkco.com
- Britannica, E. (nd). Legătură Sigma. Preluat de pe britannica.com
- LibreTexts. (Sf). Obligatii Sigma si Pi. Recuperat din chem.libretexts.org
- Srivastava, AK (2008). Chimie organică simplificată. Recuperat din books.google.co.ve