Obligation Sigma - Sigma bond
En chimie , les liaisons sigma ( liaisons σ ) sont le type de liaison chimique covalente le plus fort . Ils sont formés par chevauchement frontal entre les orbitales atomiques . La liaison Sigma est définie plus simplement pour les molécules diatomiques en utilisant le langage et les outils des groupes de symétrie . Dans cette approche formelle, une liaison est symétrique par rapport à la rotation autour de l'axe de la liaison. Par cette définition, les formes courantes de liaisons sigma sont s+s, p z + p z , s + p z et d z 2 + d z 2 (où z est défini comme l'axe de la liaison ou l'axe internucléaire). La théorie quantique indique également que les orbitales moléculaires (MO) de symétrie identique se mélangent ou s'hybrident réellement . Comme conséquence pratique de ce mélange de molécules diatomiques, les fonctions d'onde s+s et p z + p z des orbitales moléculaires se mélangent. L'étendue de ce mélange (ou hybridation ou mélange) dépend des énergies relatives des MO de symétrie similaire.
Pour homodiatomics ( homonucléaire diatomique molécules ) , les orbitales de liaison, aucun plans nodaux au cours de laquelle la fonction d' onde est égale à zéro, soit entre les atomes liés ou en passant par les atomes liés. L' anti - liaison correspondante , ou orbitale *, est définie par la présence d'un plan nodal entre les deux atomes liés.
Les liaisons sigma sont le type de liaisons covalentes le plus fort en raison du chevauchement direct des orbitales, et les électrons de ces liaisons sont parfois appelés électrons sigma.
Le symbole σ est la lettre grecque sigma . Vu vers le bas de l'axe de la liaison, un MO a une symétrie circulaire , ressemblant ainsi à une orbitale atomique "s" au son similaire .
En règle générale, une liaison simple est une liaison sigma tandis qu'une liaison multiple est composée d'une liaison sigma avec pi ou d'autres liaisons. Une double liaison a une liaison sigma plus une liaison pi et une triple liaison a une liaison sigma plus deux liaisons pi.
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Atomique orbitales |
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| Liaisons sigma symétriques (s–s et p–p) entre les orbitales atomiques |
Une liaison pi , à titre de comparaison |
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 σ de l'hybride |
 σ s-p |
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Molécules polyatomiques
Les liaisons Sigma sont obtenues par chevauchement frontal des orbitales atomiques. Le concept de liaison sigma est étendu pour décrire les interactions de liaison impliquant le chevauchement d'un seul lobe d'une orbitale avec un seul lobe d'une autre. Par exemple, le propane est décrit comme composé de dix liaisons sigma, une pour chacune des deux liaisons C-C et une pour chacune des huit liaisons C-H.
Complexes à liaisons multiples
Les complexes de métaux de transition qui présentent des liaisons multiples, tels que le complexe dihydrogène , ont des liaisons sigma entre les multiples atomes liés. Ces liaisons sigma peuvent être complétées par d'autres interactions de liaison, telles que le don -back , comme dans le cas de W(CO) 3 ( PCy 3 ) 2 (H 2 ), et même des liaisons δ, comme dans le cas du chrome (II) acétate .
Molécules organiques
Les molécules organiques sont souvent des composés cycliques contenant un ou plusieurs cycles, tels que le benzène , et sont souvent constituées de nombreuses liaisons sigma ainsi que de liaisons pi. Selon la règle des liaisons sigma , le nombre de liaisons sigma dans une molécule est équivalent au nombre d'atomes plus le nombre d'anneaux moins un.
- N σ = N atomes + N cycles − 1
Cette règle est une application cas particulier de la caractéristique d'Euler du graphe qui représente la molécule.
Une molécule sans cycle peut être représentée comme un arbre avec un nombre de liaisons égal au nombre d'atomes moins un (comme dans le dihydrogène , H 2 , avec une seule liaison sigma, ou l' ammoniac , NH 3 , avec 3 liaisons sigma). Il n'y a pas plus d'une liaison sigma entre deux atomes.
Les molécules avec des cycles ont des liaisons sigma supplémentaires, telles que les cycles benzéniques, qui ont 6 liaisons sigma C-C dans le cycle pour 6 atomes de carbone. La molécule d' anthracène , C 14 H 10 , a trois cycles de sorte que la règle donne le nombre de liaisons sigma comme 24 + 3 − 1 = 26. Dans ce cas, il y a 16 liaisons sigma C−C et 10 liaisons C−H.
Cette règle échoue dans le cas de molécules qui, lorsqu'elles sont dessinées à plat sur du papier, ont un nombre d'anneaux différent de celui que la molécule a réellement - par exemple, Buckminsterfullerene , C 60 , qui a 32 anneaux, 60 atomes et 90 liaisons sigma, un pour chaque paire d'atomes liés ; cependant, 60 + 32 - 1 = 91, pas 90. C'est parce que la règle sigma est un cas particulier de la caractéristique d'Euler , où chaque anneau est considéré comme une face, chaque liaison sigma est une arête et chaque atome est un sommet. Normalement, une face supplémentaire est attribuée à l'espace qui n'est pas à l'intérieur d'un anneau, mais lorsque Buckminsterfullerene est dessiné à plat sans aucun croisement , l'un des anneaux constitue le pentagone extérieur ; l'intérieur de cet anneau est l'extérieur du graphique. Cette règle échoue encore lorsque l'on considère d'autres formes - les fullerènes toroïdaux obéissent à la règle selon laquelle le nombre de liaisons sigma dans une molécule est exactement le nombre d'atomes plus le nombre d'anneaux, tout comme les nanotubes - qui, lorsqu'ils sont dessinés à plat comme s'ils regardaient à travers un de l'extrémité, aura une face au milieu, correspondant à l'extrémité éloignée du nanotube, qui n'est pas un anneau, et une face correspondant à l'extérieur.