Diferencia entre Sigma y el enlace Pi

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¿Qué es Sigma Bond?

Los enlaces sigma son enlaces entre átomos dentro de moléculas formadas a lo largo del eje que conecta los núcleos unidos de los átomos.

Enlaces moleculares

Las moléculas se forman cuando los átomos intercambian o comparten electrones a través de enlaces químicos. Hay esencialmente tres tipos de bonos. Enlaces iónicos, enlaces metálicos y enlaces covalentes. En los enlaces iónicos, los átomos simplemente intercambiarán un electrón de modo que un átomo se cargará positivamente y el otro se cargará negativamente, causando que se sientan atraídos por la fuerza electromagnética. En los enlaces metálicos, los electrones se distribuirán uniformemente a través de toda la molécula, creando un mar de electrones deslocalizados libres que envuelven iones con carga positiva atraídos por los electrones.

Dentro de los enlaces covalentes, los electrones se comparten y la forma en que se comparten es a través de las nubes de probabilidad de los electrones y los orbitales en los que se encuentran, superponiéndose de una manera que es aproximadamente simétrica.

Orbitales y enlaces sigma

Los orbitales son regiones alrededor de los átomos asociados con ciertos niveles de energía. Los electrones en orbitales más alejados del núcleo tendrán más energía que los electrones en los orbitales más cerca del núcleo. Cuando los orbitales de un átomo se superponen con los orbitales de otro átomo, forman orbitales moleculares que permiten enlaces moleculares que, por supuesto, permiten moléculas.

Los enlaces Sigma son el primer tipo de enlace que se formará entre los átomos. Dentro de un enlace sigma, las nubes de probabilidad de electrones estarán a lo largo del eje que conecta los núcleos de los átomos unidos. Los enlaces Sigma típicamente se forman cuando los orbitales s de diferentes átomos se superponen para crear un enlace. Siempre se formarán a lo largo del eje entre los dos núcleos porque el orbital s está dispuesto en algo así como una esfera alrededor del núcleo.

Enlaces Sigma y orbitales sigma

Los electrones que forman el enlace sigma estarán dentro de los orbitales sigma y, por lo tanto, estarán en algún lugar a lo largo del eje que conecta los núcleos de los átomos enlazados. Sin embargo, el enlace sigma puede ser estable o inestable dependiendo de si los electrones están en un orbital de enlace sigma o un orbital antiadhesivo.

Los orbitales de unión de Sigma estarán en el espacio entre los núcleos mientras que los orbitales antiadherentes estarán a lo largo del eje que conecta los núcleos, pero en los lados de los átomos opuestos al espacio entre ellos. El enlace sigma será estable si hay más electrones en los orbitales de enlace e inestables si hay más en los orbitales antienlazantes o si hay un número igual de electrones en ambos.

¿Qué es el enlace Pi?

Los enlaces Pi son enlaces entre átomos dentro de las moléculas donde los electrones están arriba y debajo del eje que conecta los núcleos de los átomos unidos pero no a lo largo del eje. Son el segundo tipo de enlace que se formará dentro de una molécula después del enlace sigma.

Enlaces Pi y orbitales p

La razón por la que los enlaces pi se forman por encima y por debajo del eje de unión, pero no a lo largo de él, se debe a que se forman generalmente a partir de orbitales superpuestos, como p orbitales en los átomos unidos. Estos orbitales no tienen una densidad de electrones en el núcleo. Como resultado, los electrones que forman los enlaces pi que se forman a partir de los p orbitales superpuestos siempre se agruparán en una región que no está directamente adyacente al núcleo. Los enlaces Pi también se pueden formar entre otros orbitales atómicos, como los orbitales d que tienen características en común con los orbitales p.

Enlaces Pi y orbitales pi

Cuando los orbitales p de diferentes átomos se superponen, crean orbitales moleculares pi que permiten que se formen enlaces pi. El enlace puede volver a ser estable o inestable dependiendo del orbital en el que se encuentra el electrón. El enlace pi será estable si hay más electrones en los orbitales de unión pi. Será inestable si hay más en los orbitales antiadherentes o si hay un número igual en ambos.

Similitudes entre los enlaces sigma y los enlaces pi

Los enlaces sigma y los enlaces pi se basan en orbitales moleculares específicos que se derivan de la superposición de orbitales atómicos particulares, por ejemplo, orbitales s en el caso de los enlaces sigma y p orbitales en el caso de los enlaces pi. También pueden ser estables o inestables dependiendo de si los electrones están en los orbitales moleculares de enlace o en los orbitales moleculares antiadherentes.

Diferencias entre los enlaces sigma y los enlaces pi

A pesar de sus similitudes, existen diferencias importantes.

  • Los electrones que forman los enlaces sigma se distribuirán en el espacio a lo largo del eje que conecta los núcleos unidos, mientras que los electrones dentro de los enlaces pi se distribuirán por encima y por debajo del eje, pero no a lo largo de él.
  • Los enlaces sigma son los primeros enlaces que se forman entre los átomos dentro de las moléculas, mientras que los enlaces pi son los segundos.
  • Los enlaces sigma a menudo se forman mediante la combinación de orbitales s en átomos diferentes mientras que los enlaces pi se forman a partir de la combinación de p y orbitales similares en átomos diferentes.
  • Además, la orientación de los orbitales superpuestos que forman enlaces pi será perpendicular a la de los orbitales superpuestos que forman enlaces sigma.

Enlaces Sigma vs. bonos pi

Sigma bond Pi bond
Los orbitales atómicos se superponen a lo largo del eje de unión Los orbitales atómicos se superponen por encima y por debajo del eje de unión
Primeros enlaces para formar entre los átomos dentro de las moléculas Segundos enlaces para formar entre los átomos dentro de las moléculas
Formado por orbitales superpuestos como orbitales s Formado por orbitales superpuestos como p orbitales
Orbitales superpuestos perpendiculares a los de los enlaces pi Órbitas superpuestas perpendiculares a las de los enlaces sigma

Resumen: Sigma y Pi Bonds

El enlace sigma es un enlace entre átomos dentro de una molécula que se forma a menudo por orbitales s superpuestos a lo largo del eje que conecta los núcleos unidos. Es el primero en formarse y su estabilidad depende de cómo se distribuyan los electrones en los orbitales sigma bonding y antienlazante. Los enlaces Pi son enlaces moleculares formados a menudo por superposición de p orbitales de diferentes átomos. Los electrones que forman los enlaces pi se distribuirán por encima y por debajo del eje que conecta los núcleos de los átomos enlazados, pero no a lo largo del eje. La estabilidad de estos enlaces también depende de los orbitales pi de unión y antienlazamiento. Los enlaces Sigma serán los primeros enlaces que se formen dentro de las moléculas, mientras que los enlaces pi se formarán en el segundo enlace. Los enlaces Pi también se forman a partir de orbitales atómicos que están orientados perpendicularmente a los que forman los enlaces sigma.

Referencias:

[0] Adamson, Arthur. Un libro de texto de química física. Elsevier, 2012.

[1] Clayden, J., N. Greeves y S. Warren. “Química orgánica, 2da.” (2012)

[2] Barnes, Craig E. “Química inorgánica (Catherine E. Housecroft y Alan G. Sharpe)”. Journal of Chemical Education 80 (2003): 747.

[3] Pauling, Linus. La naturaleza del enlace químico y la estructura de moléculas y cristales: una introducción a la química estructural moderna. Vol. 18. Prensa universitaria de Cornell, 1960.

[4] Albright, Thomas A., Jeremy K. Burdett y Myung-Hwan Whangbo. Interacciones orbitales en química. John Wiley & Sons, 2013.

[5] Streitwieser, Andrew, Clayton H. Heathcock y Edward M. Kosower. Introducción a la Química Orgánica. Nueva York: Macmillan, 1992. Imprimir.

[6] “Crédito de imagen: https://chemistry.stackexchange.com/questions/68480/why-can-a-sigma-bond-rotate”

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