시그마 본드 : 형성 방법, 특성 및 예 - 화학

시그마 결합 (σ로 표시)은 공유 형 형태 원자 쌍 사이에 발생하는 두 전자의 공유 결합을 특징으로, 상기 결합이다. 또한 이것은 단일 결합의 일종으로 두 원자가 두 개의 전자에 의해 결합되어 단일 결합을 형성합니다.

두 개 이상의 원자가 결합되어 새로운 분자 화합물을 생성 할 때 두 가지 유형의 결합 (이온 및 공유 결합)을 통해 결합됩니다.이 결합은이 결합에 관련된 두 원자간에 전자가 공유되는 방식에 따라 구조가 달라집니다.

전자를 통해 생성 된 연결은 각 원자에 속한 궤도의 중첩 (끝에 의해) 덕분에 수행되며, 원자에서 전자를 찾을 가능성이 가장 높고 다음으로 정의되는 공간을 궤도로 이해합니다. 전자 밀도.

어떻게 형성됩니까?

일반적으로 두 원자 사이의 단일 결합은 단일 시그마 유사 결합과 동일한 것으로 알려져 있습니다.

마찬가지로, 이러한 결합은 두 개의 서로 다른 원자의 원자 궤도 끝 사이에서 발생하는 정면 방식의 중첩 또는 중첩으로 인해 발생합니다.

궤도가 겹치는 원자는 서로 인접해야 각 원자 궤도에 속하는 개별 전자가 효과적으로 결합하고 결합을 형성 할 수 있습니다.

이것은 자신을 나타내는 전자 분포 또는 각 중첩에서 전자 밀도의 위치가 연결된 두 원자 종 사이에서 발생하는 축 주위에 원통형 대칭을 가지고 있다는 사실의 근원입니다.

이 경우 소위 시그마 궤도는 이원자 분자 내에 형성되는 분자 내 결합 측면에서 더 쉽게 표현 될 수 있으며 여러 유형의 시그마 결합도 있음을 알 수 있습니다.

가장 일반적으로 관찰되는 시그마 결합 유형은 다음과 같습니다. d _z² + d _z² , s + p _z , p _z + p _z 및 s + s; 여기서 아래 첨자 z는 형성된 결합으로 구성된 축을 나타내고 각 문자 (s, p 및 d)는 궤도에 해당합니다.

분자 궤도에 대해 말할 때, 원자 궤도의 조합을 통해 얻은 서로 다른 분자 사이에 이러한 유형의 결합이 형성 될 때 가장 높은 전자 밀도를 축적하는 영역을 언급합니다.

양자 역학의 관점에서, 대칭 적으로 동일한 거동을 보이는 분자 형 궤도가 실제로 혼합물 (혼성화)로 결합된다는 연구 결과가 있습니다.

그러나 이러한 궤도 조합의 중요성은 대칭 적으로 유사한 분자 형 궤도에 의해 나타나는 상대적 에너지와 밀접한 관련이 있습니다.

유기 분자의 경우 하나 이상의 고리 구조로 구성된 고리 형 종이 자주 관찰되며, 이는 종종 pi 형 결합 (다중 결합)과 함께 많은 수의 시그마 형 결합으로 구성됩니다.

사실, 간단한 수학적 계산을 사용하여 분자 종에 존재하는 시그마 결합의 수를 결정할 수 있습니다.

또한 여러 결합이 서로 다른 유형의 결합 상호 작용과 결합되는 배위 화합물 (전이 금속 포함)의 경우와 서로 다른 유형의 원자 (다 원자)로 구성된 분자도 있습니다.

시그마 결합은 다른 유형의 공유 결합 (pi 결합)과 명확하게 구별되는 고유 한 특성을 가지고 있으며, 그중에서 이러한 유형의 결합이 공유 클래스 화학 결합 중에서 가장 강력하다는 사실입니다.

이는 궤도 사이의 중첩이 직접, 동축 (또는 선형) 및 정면 방식으로 발생하기 때문입니다. 즉, 궤도 간의 최대 겹침이 얻어집니다.

또한 이러한 접합부의 전자 분포는 주로 결합 된 원자 종의 핵 사이에 집중되어 있습니다.

이 시그마 궤도의 중첩은 세 가지 가능한 방식으로 발생합니다 : 한 쌍의 순수 궤도 (ss), 순수 궤도와 하이브리드 유형 (s-sp) 간 또는 한 쌍의 하이브리드 유형 궤도 (sp ³ -sp ³ ).

혼성화는 서로 다른 클래스의 원자 기원 궤도의 혼합 덕분에 발생하며, 결과 혼성 궤도는 시작 순수 궤도 유형 (예 : sp ³ = a 순수 s + 궤도) 각각의 양에 따라 달라집니다. 3 개의 순수한 p 형 궤도).

이 외에도 시그마 결합은 독립적으로 존재할 수있을뿐만 아니라 한 쌍의 원자 사이에서 자유로운 회전 운동을 허용합니다.

공유 결합은 원자 사이의 가장 일반적인 결합이기 때문에 시그마 결합은 아래에서 볼 수 있듯이 엄청난 수의 화학 종에서 발견됩니다.

수소 (H ₂ ), 산소 (O ₂ ) 및 질소 (N ₂ ) 와 같은 이원자 기체 분자에서는 원자 의 혼성화에 따라 다른 유형의 결합이 발생할 수 있습니다.

수소의 경우 두 원자 (H – H)를 연결하는 단일 시그마 결합이 있습니다. 각 원자는 유일한 전자를 제공하기 때문입니다.

반면에 분자 산소에서 두 원자는 이중 결합 (O = O), 즉 시그마 결합과 파이 결합으로 연결되어 있으며 각 원자는 3 쌍의 나머지 전자 쌍을 남깁니다.

대신, 각 질소 원자는 가장 바깥 쪽 에너지 레벨 (가가 쉘)에 5 개의 전자를 가지고 있으므로, 삼중 결합 (N≡N)으로 연결됩니다. 이는 시그마 결합과 두 개의 파이 결합이 있음을 의미합니다. 각 원자에 쌍을 이루는 전자 쌍.

같은 방식으로 단일 또는 다중 결합을 가진 고리 형 화합물과 공유 결합으로 구성된 구조를 가진 모든 유형의 분자에서 발생합니다.