Пі-зв'язок

Пі-зв'язо́к або π-зв'язо́к — зв'язок, що виникає через взаємодію між атомними або молекулярними орбіталями, які мають щонайменше одну вузлову площину (атомні орбіталі p та d, молекулярна орбіталь π* або їхні просторові комбінації). Утворена зв'язуюча молекулярна орбіталь має бути антисиметричною відносно певної визначальної площини.

Утворення молекулярної орбіталі -зв'язку етену. Вузлова площина кожної з атомних орбіталей є також вузловою площиною утвореного π-зв'язку

Коли йдеться про двоцентрову локалізовану молекулярну орбіталь, пі-зв'язок визначається як той, що має одну вузлову площину, крізь яку проходить вісь, котра з'єднує два ядра. На відміну від пі-зв'язку, сигма-зв'язок не має вузлової площини, a дельта-зв'язок має дві вузлові площини.

Одним з найпростіших прикладів пі-зв'язку є π-зв'язок у молекулі етену. Він утворюється перекриванням двох pz-орбіталей Карбону (перша частина визначення) та є антисиметричним відносно площини (друга частина визначення), крізь яку проходить вісь, котра з'єднує два атоми Карбону. Сигма-зв'язок між двома атомами Карбону у молекулі етену також утворений двома орбіталями, кожна з яких має вузлову площину (sp2), але, на відміну від попередньо згаданого зв'язку, не існує визначальної площини, відносно якої цей зв'язок є антисиметричним.

d-орбіталь перехідного металу утворює π-зв'язок з двома σ*-орбіталями фосфіну.

Пі-зв'язки можуть існувати між атомами, між якими не існує сигма-зв'язку, — наприклад, при взаємодії молекулярних орбіталей лігандів з атомними орбіталями перехідних металів, утворюючи координаційні π-комплекси.[1]

Сигма і пі-зв'язки використовуються при наближеному описі кратних (подвійних та потрійних) ковалентних зв'язків. Альтернативним варіантом є опис за допомогою еквівалентних тау-зв'язків.[2]

Пряме пікоскопічне зображення пі-зв'язків
Пряме пікоскопічне зображення пі-зв'язків в графіті (роздільна здатність 10 пікометрів). Атоми вуглецю (жовтий), хімічні зв’язки sp2 (зелений, провідник), слабкі пі-зв’язки (синій, напівпровідник) та шар ізолятора з нульовою провідністю (чорний).

Пряме пікоскопічне зображення пі-зв'язків[3], отримане шляхом денситометрії електронної хмарки з роздільною здатністю 10 пікометрів[4]. На фото відображені шари кристалічного графіту та наведена шкала густини електронної хмарки. Шари кристалічного графіту складаються з атомів вуглецю жовтого кольору, густина електронної хмарки 100%. Атоми вуглецю з'єднані ковалентними сігма-зв’язками, що утворюються внаслідок перекриття sp2 орбіталей атомів вуглецю, зелені, густина 50%. Поєднує шари графіту система слабких пі-зв’язків. Як видно з фото, пі-зв’язки мають форму витягнутих пелюстків бірюзового кольору, густина 20%, яки тягнуться від одного шару до іншого під кутом 66°. Пі-зв’язки розділяє вільний від електронних хмарок простір чорного кольору, густина 0%. Утворені зв'язуючи молекулярні орбіталі є антисиметричними, що відповідає їх визначенню, яке наведено вище. На фото видно, що кожен пі-зв'язок сильно пов’язаний з одним атомом (густина 40%, зелений колір) і слабо пов’язаний з іншим (густина 10%, сірий колір).

Див. також

Примітки
  1. Muller P. Glossary of terms used in physical organic chemistry (IUPAC Recommendations 1994) // Pure and Applied Chemistry. — 1994. — Т. 66, вип. 5. — С. 1077–1184. — DOI:10.1351/pac199466051077. (англ.)
  2. Deslongchamps Ghislain. Bent bonds, the antiperiplanar hypothesis and the theory of resonance. A simple model to understand reactivity in organic chemistry / Deslongchamps Pierre. // Org. Biomol. Chem.. — 2011. — Т. 9. — С. 5321-5333. — DOI:10.1039/C1OB05393K. (англ.)
  3. Kucherov O. P. , A. D. Rud A. D. Direct visualization of individual molecules in molecular crystals by electron cloud densitometry // Molecular Crystals and Liquid Crystals. — 2018. — Т. 1, № 10. — С. 40—47. DOI:10.1080/15421406.2019.1578510 (англ.)
  4. Кучеров А.П.,   Лавровский С.Е. Пикоскопия - прямая визуализация молекул // Информаційнї технології та спеціальна безпека. — 2018. —  № 4. — С. 12—41. (рос.) https://science-ua.com/gallery/maketn2-1.pdf#page=12

Література
  • Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.