파이 링크 : 구성 방법, 특성 및 예 - 화학

PI (π) 결합은 원자의 자유 회전 운동을 방지함으로써 다른 특색 중 순수 형 원자 궤도, 한 쌍의 발신 특징 공유 결합의 유형이다. 원자 사이에는 전자에 의해 형성 될 수있는 결합이있어 더 크고 복잡한 구조 인 분자를 만들 수 있습니다.

이러한 결합은 다양한 종류가있을 수 있지만이 연구 분야에서 가장 일반적인 것은 공유입니다. 분자 결합이라고도하는 공유 결합은 관련된 원자가 전자 쌍을 공유하는 결합 유형입니다.

이것은 안정성을 추구하기 위해 원자가 필요하기 때문에 발생하여 알려진 화합물의 대부분을 형성합니다. 이러한 의미에서 공유 결합은 궤도의 구성과 관련 원자 사이에 공유되는 전자 쌍의 수에 따라 단일, 이중 또는 삼중 일 수 있습니다.

이것이 궤도의 방향에 따라 원자 사이에 형성되는 두 가지 유형의 공유 결합, 즉 시그마 (σ) 결합과 파이 (π) 결합이있는 이유입니다.

시그마 결합은 단일 결합에서 발생하고 파이는 원자 간의 다중 결합에서 발생하기 때문에 두 결합을 구별하는 것이 중요합니다 (두 개 이상의 전자가 공유 됨).

어떻게 형성됩니까?

파이 결합의 형성을 설명하기 위해, 일부 중요한 결합에 관여하기 때문에 혼성화 과정을 먼저 논의해야합니다.

하이브리드 화는 하이브리드 전자 궤도가 형성되는 과정입니다. 즉, s 및 p 원자 하위 수준 궤도가 혼합 될 수 있습니다. 이것은 하이브리드라고 불리는 sp, sp ² 및 sp ³ 오비탈의 형성을 유발합니다 .

이러한 의미에서 파이 결합의 형성은 원자 궤도에 속하는 한 쌍의 로브가 다른 원자의 일부인 궤도에있는 다른 한 쌍의 로브에 중첩되어 발생합니다.

이 궤도 중첩은 측면으로 발생하여 전자 분포가 대부분 결합 된 원자핵에 의해 형성된 평면의 위와 아래에 집중되어 pi 결합이 시그마 결합보다 약해집니다.

이러한 유형의 결합의 궤도 대칭에 대해 말할 때 결합에 의해 형성된 축을 통해 관찰되는 한 p 형 궤도의 대칭과 동일하다는 점을 언급해야합니다. 또한 이러한 결합은 대부분 p 궤도로 구성됩니다.

파이 결합은 항상 하나 또는 두 개의 결합 (시그마 하나 또는 파이 하나와 시그마 하나)을 수반하므로 두 탄소 원자 사이에 형성되는 이중 결합 (하나의 시그마와 하나의 파이 결합으로 구성됨)은 둘 사이의 시그마 결합보다 두 배 낮은 결합 에너지.

이것은 시그마 본드의 안정성에 의해 설명되는데, 이는 파이 본드의 원자 궤도 중첩이 로브 위와 아래 영역에서 병렬로 발생하여 더 먼 방식으로 전자 분포를 축적하기 때문에 파이 본드보다 더 큽니다. 원자핵의.

그럼에도 불구하고 파이와 시그마 결합이 결합되면 단일 결합 자체보다 더 강한 다중 결합이 형성되며, 이는 다양한 단일 결합과 다중 결합 원자 사이의 결합 길이를 관찰하여 확인할 수 있습니다.

중앙 원자가 파이 결합에 의해서만 결합되는 금속 원소와의 배위 화합물과 같이 예외적 인 행동에 대해 연구되는 화학 종이 있습니다.

파이 결합과 원자 종 간의 다른 종류의 상호 작용을 구별하는 특성은이 결합이 탄소와 같은 원자의 자유로운 회전 운동을 허용하지 않는다는 사실부터 시작하여 아래에 설명되어 있습니다. 이런 이유로 원자의 회전이 있으면 결합이 끊어집니다.

마찬가지로, 이러한 결합에서 궤도 사이의 중첩은 두 개의 평행 영역을 통해 발생하여 시그마 결합보다 더 큰 확산을 가지며 이러한 이유로 더 약합니다.

반면에 위에서 언급했듯이 파이 결합은 항상 한 쌍의 순수한 원자 궤도 사이에서 생성됩니다. 이것은 전자의 밀도가 공유 결합에 의해 형성된 평면의 위와 아래에 대부분 집중되는 혼성화 과정을 거치지 않은 궤도 사이에서 생성된다는 것을 의미합니다.

이러한 의미에서 원자 쌍 사이에 하나 이상의 파이 결합이 발생할 수 있으며 항상 시그마 결합 (이중 결합에서)이 동반됩니다.

유사하게, 서로 수직 인 평면을 형성하는 위치에서 두 개의 파이 결합과 두 원자 사이의 시그마 결합에 의해 형성되는 두 개의 인접한 원자 사이에 삼중 결합이있을 수 있습니다.

앞서 언급했듯이, 하나 이상의 파이 결합으로 연결된 원자로 구성된 분자는 항상 다중 결합을 가지고 있습니다. 즉, 이중 또는 삼중입니다.

이중 결합으로 구성된 에틸렌 분자 (H ₂ C = CH ₂ )가 그 예입니다. 즉, 탄소와 수소 사이의 시그마 결합에 더하여 탄소 원자 사이의 파이와 시그마 결합입니다.

그 부분에서 아세틸렌 분자 (H – C≡C – H)는 탄소 원자 사이에 삼중 결합을 가지고 있습니다. 즉, 해당 탄소-수소 시그마 결합 외에도 수직 평면을 형성하는 두 개의 파이 결합과 하나의 시그마 결합이 있습니다.

또한 벤젠 (C ₆ H ₆ )과 같은 고리 분자 와 그 유도체 사이에는 파이 결합이 있으며 , 그 배열은 공명이라는 효과를 발생시켜 전자 밀도가 원자 사이를 이동하고 다른 무엇보다 더 큰 영향을줍니다. 화합물에 대한 안정성.

앞서 언급 한 예외를 예시하기 위해, 디카 본 분자 (두 원자가 한 쌍의 전자를 갖는 C = C)와 헥사 카르 보닐 철 (Fe ₂ (CO) _6로 표시됨) 이라고하는 배위 화합물의 경우, 원자 사이의 파이 결합에 의해서만 형성됨).