Les liaisons Sigma et Pi sont les deux types de des liaisons covalentes trouvé dans les molécules et les composés. Les liaisons Sigma et Pi jouent un rôle crucial dans la compréhension de la structure, de la stabilité et de la réactivité d'un large éventail d'espèces chimiques. Les liaisons Sigma se caractérisent par leur chevauchement frontal, une plus grande densité électronique le long de l'axe de la liaison et la capacité de tourner librement. Les liaisons Pi, en revanche, impliquent un chevauchement parallèle des orbitales p, une densité électronique au-dessus et au-dessous de l'axe internucléaire et restreignent la rotation dans une certaine mesure.

Dans cet article, nous discuterons du concept de liaisons sigma et pi, y compris leurs divers exemples, caractéristiques et différences clés entre les deux liaisons. À la fin de cet article, vous aurez une solide compréhension de ces liaisons covalentes essentielles, à savoir les liaisons Sigma et Pi ; et leur importance dans le monde de la chimie.

Table des matières

• Qu’est-ce que Sigma Bond ?
• Types de liens Sigma
• Que sont les obligations Pi ?
• Différences entre les obligations Sigma et Pi
• Importance des liaisons Sigma et Pi dans la liaison chimique

Qu’est-ce que Sigma Bond ?

La liaison sigma est formée par le chevauchement de bout en bout d’orbitales de liaison le long de l’axe internucléaire. C’est ce qu’on appelle un chevauchement frontal ou un chevauchement axial. Le chevauchement des orbitales s, ainsi que le chevauchement des orbitales p dans une seule liaison, aboutissent à des liaisons sigma. Les liaisons Sigma permettent une rotation libre autour de l'axe de la liaison car la densité électronique est concentrée le long de l'axe de la liaison.

Caractéristiques des obligations Sigma

Les principales caractéristiques des obligations sigma sont :

• Le lien Sigma est un lien fort avec une direction bien définie.
• La densité électronique dans une liaison sigma est concentrée le long de l’axe internucléaire.
• Les obligations Sigma permettent une rotation libre autour de l’axe de la liaison.
• Les liaisons Sigma peuvent exister sous forme de liaisons simples, doubles ou triples.
• Les liaisons Sigma présentent une symétrie cylindrique le long de l'axe de la liaison.

Exemples de liaisons Sigma

Il existe divers exemples de liaisons sigma, car toutes les liaisons simples sont uniquement des liaisons simaga. Voici quelques exemples courants :

• En méthane (CH₄), les liaisons simples carbone-hydrogène sont des liaisons sigma.
• Dans l'éthène (C₂H₄), la double liaison carbone-carbone comprend une liaison sigma et une liaison pi.
• Dans une molécule d'eau (H₂O), il existe deux liaisons sigma : une entre chaque atome d’hydrogène et l’atome d’oxygène.
• Dans l'ammoniac (NH₃), il existe trois liaisons sigma, une pour chaque atome d'hydrogène lié à l'atome d'azote.

Liaisons Sigma dans la théorie des orbitales moléculaires

• Dans la théorie des orbitales moléculaires, les liaisons sigma sont expliquées en termes d'interaction entre les orbitales atomiques pour former des orbitales moléculaires.
• Dans la théorie des orbitales moléculaires, le point de départ est la considération des orbitales atomiques des atomes individuels d’une molécule.
• La formation de liaisons sigma implique le chevauchement des orbitales atomiques de deux atomes.
• Lorsque deux orbitales atomiques se chevauchent, elles se combinent pour former des orbitales moléculaires.
• Dans le cas d'une liaison sigma, l'interférence constructive des fonctions d'onde des deux orbitales atomiques aboutit à une orbitale moléculaire sigma (σ MO).
• La théorie des orbitales moléculaires prédit la formation d’orbitales moléculaires de liaison et d’anti-liaison.
• La liaison MO (liaison σ) a une énergie plus faible et est associée à une densité électronique entre les noyaux, ce qui stabilise la molécule.
• Le MO antiliant (σ* antibonding) a une énergie plus élevée et contient une densité électronique en dehors de la région internucléaire.

Types de liens Sigma

Les liaisons sigma peuvent être classées en différents types en fonction de la nature des orbitales atomiques impliquées et de la manière dont elles se chevauchent. Les principaux types de liaisons sigma comprennent :

s-s Chevauchement

Dans le chevauchement ss, deux orbitales s de deux atomes se chevauchent directement le long de l'axe internucléaire (chevauchement frontal).

Par exemple, dans la molécule d’hydrogène (H2), deux atomes d’hydrogène forment une liaison sigma par chevauchement ss.

Dans ce cas, il y a chevauchement de deux orbitales s à moitié remplies le long de l’axe internucléaire, comme indiqué ci-dessous :

s-p Chevauchement

Dans ce cas, il y a un chevauchement entre l’orbitale s à moitié remplie d’un atome et les orbitales p à moitié remplies d’un autre atome. Dans le chevauchement sp, une orbitale s et une orbitale p de deux atomes différents se chevauchent directement le long de l'axe internucléaire.

Un exemple classique de chevauchement de sp se trouve dans les liaisons carbone-hydrogène (C-H) dans le méthane (CH₄), où l’orbitale 2s de l’atome de carbone chevauche l’orbitale 1s de l’atome d’hydrogène pour former des liaisons sigma.

p-p Chevauchement

Ce type de chevauchement a lieu entre les orbitales p à moitié remplies des deux atomes qui se rapprochent. Dans le chevauchement pp, deux orbitales p parallèles de deux atomes se chevauchent côte à côte au-dessus et au-dessous de l'axe internucléaire.

Par exemple, dans une molécule comme l'éthène (C₂H₄), la double liaison carbone-carbone est constituée à la fois d'une liaison sigma et d'une liaison pi formée par chevauchement de pp.

Que sont les obligations Pi ?

Lors de la formation de la liaison pi, les orbitales atomiques se chevauchent de telle manière que leurs axes restent parallèles les uns aux autres et perpendiculaires aux axes internucléaires. Les liaisons Pi se forment généralement en plus des liaisons sigma dans des liaisons doubles ou triples (comme dans les alcynes ou les alcynes) et impliquent le chevauchement d'orbitales p non hybridées. Les liaisons Pi limitent dans une certaine mesure la rotation autour de l'axe de la liaison car la densité électronique est supérieure et inférieure. l'axe internucléaire.

Caractéristiques des obligations Pi

• Les liaisons Pi limitent la rotation entre les atomes d'une molécule.
• Dans une liaison pi, la densité électronique est concentrée au-dessus et en dessous de l’axe internucléaire.
• Les liaisons Pi sont généralement plus faibles que les liaisons sigma en raison de leur chevauchement latéral.
• Dans les liaisons pi, la densité électronique est répartie sur une plus grande surface.
• Les liaisons Pi se trouvent couramment dans les liaisons doubles et triples.

Exemples de liaisons Pi

• L'éthylène (également connu sous le nom d'éthylène) contient une double liaison entre deux atomes de carbone. Dans cette liaison, il existe une liaison sigma (σ) et une liaison pi (π) formées par le chevauchement des orbitales p.
• Le benzène est une structure cyclique à six chaînons avec une alternance de liaisons simples et doubles. Il comporte trois liaisons sigma (C-C) et trois liaisons pi (C=C).
• Dans la molécule d'oxygène (O₂), une double liaison existe entre les deux atomes d’oxygène. Cette double liaison contient une liaison sigma et une liaison pi. La liaison pi se forme lorsque les orbitales p des atomes d’oxygène se chevauchent côte à côte.
• Dans la molécule d'azote (N₂), il existe une triple liaison entre les deux atomes d'azote, constituée d'une liaison sigma (σ) et de deux liaisons pi.

Différences entre les obligations Sigma et Pi

Les différences entre sigma et pi bond sont les suivantes :

Exemples de liaisons Sigma et Pi

Il existe divers exemples de liaisons sigma et pi. Discutons de quelques exemples comme suit :

Liaisons Sigma et Pi dans l'éthylène (C₂H₄)

Dans les molécules avec des liaisons doubles (π) ou triples (σ), des liaisons sigma existent également en plus des liaisons pi. Par exemple, dans l'éthène (C₂H₄), la liaison carbone-carbone contient une liaison sigma et une liaison pi.

La liaison sigma est celle directement entre les deux atomes de carbone (C-C), et la liaison pi se forme au-dessus et en dessous de la liaison sigma dans les orbitales p des atomes de carbone.

Liaisons Sigma et Pi dans l'acétylène (C₂H₂)

Acétylène (C₂H₂) contient une triple liaison entre les deux atomes de carbone. Cette triple liaison est constituée d'une liaison sigma et de deux liaisons pi :

Dans ce cas, deux liaisons pi sont présentes au-dessus et en dessous de la liaison sigma. Les liaisons pi sont formées par le chevauchement latéral des orbitales p des atomes de carbone.

Liaisons Sigma et Pi dans le benzène

Dans le benzène (C₆H₆), il existe six liaisons sigma (σ) formées par chevauchement frontal d'orbitales atomiques, assurant la stabilité structurelle. De plus, il existe trois liaisons pi (π) associées aux doubles liaisons alternées dans l’anneau hexagonal, contribuant à la stabilité et à la réactivité uniques de la molécule en raison du nuage d’électrons délocalisé au-dessus et au-dessous de l’anneau.

Importance des liaisons Sigma et Pi dans la liaison chimique

Les liaisons Sigma et Pi ont une certaine importance dans la liaison chimique, à savoir :

• Le nombre et les types de liaisons sigma et pi dans une molécule sont cruciaux pour déterminer sa stœchiométrie.
• Leur importance réside dans leur contribution à la structure, à la stabilité et à la réactivité des molécules.
• Les liaisons sigma permettent une rotation libre autour de l'axe de la liaison, ce qui est crucial pour l'étude de l'isomérie conformationnelle en chimie organique. Les liaisons Pi, en revanche, restreignent la rotation, contribuant ainsi à la rigidité des molécules contenant des liaisons doubles ou triples.

Exemple de question sur les obligations Sigma et les obligations Pi

Question 1 : Discutez de Sigma et de Pi Bond en détail.

Répondre:

Les liaisons sigma (σ) et pi (π) sont deux types fondamentaux de liaisons covalentes formées entre atomes lorsqu'ils partagent des électrons. Les liaisons Sigma sont généralement plus fortes que les liaisons Pi en raison du chevauchement plus direct des orbitales, ce qui entraîne une plus grande densité électronique le long de l'axe de la liaison.

Question 2 : Expliquez les différences entre Sigma et Pi Bond.

pour la boucle en c

Répondre:

Les liaisons sigma (σ) sont formées par chevauchement frontal d'orbitales atomiques, permettant une rotation libre le long de l'axe de la liaison. Les liaisons Pi (π) résultent du chevauchement latéral des orbitales p, limitant la rotation et formant une double ou triple liaison. Les liaisons Sigma sont plus fortes et primaires, tandis que les liaisons Pi sont plus faibles et secondaires dans les liaisons multiples.

Question 3 : Comment la stabilité d’une molécule est-elle déterminée ?

Répondre:

La stabilité d’une molécule est principalement déterminée par la force des liaisons covalentes et la disposition de ces liaisons dans la structure de la molécule. Les liaisons Sigma constituent la principale connexion entre les atomes et sont généralement plus fortes que les liaisons Pi. Cependant, les liaisons pi contribuent à la force globale de la liaison et peuvent influencer la géométrie et la réactivité de la molécule. La combinaison des liaisons sigma et pi permet la formation de molécules stables avec des structures bien définies, et leur présence est cruciale pour déterminer les propriétés chimiques et la réactivité des composés.

Obligations Sigma et obligations Pi : FAQ

1. Qu'est-ce que les obligations Sigma et Pi ?

Les liaisons sigma (σ) résultent d'un chevauchement orbital atomique tête-à-tête et permettent une rotation libre. Les liaisons Pi (π) se forment à partir d’un chevauchement orbital p parallèle, limitant la rotation.

2. Combien d’obligations Sigma et d’obligations Pi une seule obligation peut-elle avoir ?

Une seule liaison covalente est constituée d’une liaison sigma et il n’y a pas de liaisons pi dans une seule liaison.

3. Une double liaison peut-elle avoir à la fois des liaisons Sigma et Pi ?

Une double liaison se compose d’une liaison sigma (σ) et d’une liaison pi (π).

4. Quels types d’orbitales peuvent former des liaisons Sigma ?

Les liaisons sigma peuvent se former à partir du chevauchement des orbitales s-s, sp, p-p et de certaines orbitales d.

5. Quels types d’orbitales peuvent former des liaisons Pi ?

Les liaisons Pi se forment à partir du chevauchement d’orbitales parallèles pp ou dp.

6. Les liaisons Sigma et Pi peuvent-elles coexister dans la même molécule ?

Oui, les liaisons sigma et pi peuvent coexister dans la même molécule, comme dans les liaisons doubles et triples.

7. Toutes les molécules ont-elles des liaisons Sigma et Pi ?

Toutes les molécules n’ont pas à la fois des liaisons sigma et pi ; certains n'ont que des liaisons sigma.

8. Les liaisons Sigma et Pi sont-elles également fortes ?

Les liaisons sigma sont généralement plus fortes que les liaisons pi en raison du plus grand chevauchement des orbitales dans les liaisons sigma.

9. Comment comprendre les liaisons Sigma et Pi ?

En dessinant la structure de Lewis et en identifiant les liaisons simples, doubles et triples.

10. Quel est le nombre de liaisons Sigma (σ) et Pi (π) dans le benzène ?

Liaisons sigma (σ) : Il existe un total de 12 liaisons sigma dans le benzène. Il s’agit notamment des six liaisons simples carbone-carbone et des six liaisons simples carbone-hydrogène.

Liaisons Pi (π) : Il existe trois liaisons pi (liaisons π) dans le benzène, qui contribuent à son caractère aromatique.