Pi-kötés
A kémiában a pi-kötések (π-kötések) olyan kovalens kémiai kötések, ahol az egyik elektron pályája keresztezi (átfedésben van) egy másik elektron pályájával. Az elektronok nyolcas alakú nyolcas pályát járnak be (lásd az ábrát). Két átfedési terület van, mivel a pályák mindkét nyalábon átfedik egymást. A pálya csomóponti síkjai közül csak az egyik halad át mindkét érintett magon.
A nevükben szereplő görög π betű a p-orbitálisokra utal. A pi-kötés orbitális szimmetriája a kötés tengelye mentén nézve ugyanúgy néz ki, mint a p-orbitális. A p-orbitálisok általában ilyen kötésmóddal rendelkeznek. A D-orbitálisokról is feltételezik, hogy pi-kötést használnak, de a valóságban nem feltétlenül ez történik. A d-orbitálisok kötésének gondolata illeszkedik a hipervalencia elméletéhez.
A pi kötések általában gyengébbek, mint a szigma kötések. A kvantummechanika szerint ez azért van, mert a pályák párhuzamosak, így a p-orbitálisok között sokkal kisebb az átfedés.
Pi kötés akkor jön létre, amikor két atomi pálya két átfedési területen keresztül érintkezik egymással. A pi-kötések jobban eloszló kötések, mint a szigma-kötések. A pi-kötésekben lévő elektronokat néha pi-elektronoknak nevezik. A pi-kötéssel összekapcsolt molekuladarabok nem tudnak elfordulni a kötés körül anélkül, hogy a pi-kötés megszakadna. A forgás ugyanis tönkreteszi a két p-orbitális párhuzamos pályáját.
Elektron atom- és molekulapályák, a kép jobb alsó részén pi-kötés látható.
Két p-orbitális π-kötést alkot.
Többszörös kötések
A kettős kötéssel összekapcsolt atomok egy szigma- és egy pi-kötéssel rendelkeznek. Ha hármas kötéssel kapcsolódnak, akkor egy szigma- és két pi-kötésük van.
A pi-kötés gyengébb, mint a szigma-kötés, de a pi- és a szigma-kötés kombinációja erősebb, mint bármelyik kötés önmagában. A többszörös kötés többszörös erőssége az egyszeres kötéssel (szigma kötés) szemben többféleképpen is kimutatható. A legnyilvánvalóbb a kötéshossz csökkenése. Például a szerves kémiában a szén-szén kötéshosszok az etánban (154 pm), az etilénben (134 pm) és az acetilénben (120 pm). A több kötés rövidebbé és erősebbé teszi a teljes kötést. Az elektronkonfiguráció az S,P,D,és f -blokkon alapul. S-nek 2 elektronja van P-nek 6 elektronja van D-nek 10 elektronja van F-nek 14 elektronja van.
|
|
|
|
| etán | acetilén |
Különleges esetek
A pi-kötések nem feltétlenül kötnek össze olyan atompárokat, amelyek szintén szigma-kötéssel rendelkeznek.
Bizonyos fémkomplexekben a fématom és az alkin és alkén pi-ellenkötő pályák közötti pi kölcsönhatások pi-kötéseket képeznek.
Egyes esetekben, amikor két atom között többszörös kötés van, egyáltalán nincs szigma kötés, csak pi kötés. Ilyen például a di-vas-hexakarbonil (Fe2(CO) 6), a dikarbon (C 2) és a borán B 2H 2. Ezekben a vegyületekben a központi kötés csak pi-kötéssel rendelkezik. A legnagyobb orbitális átfedés érdekében a kötéstávolságok a vártnál sokkal rövidebbek.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a pi-kötés a kémiában?
V: A pi-kötés olyan kovalens kémiai kötés, ahol az egyik elektron pályája keresztezi a másik elektron pályáját, két átfedési területet hozva létre, mivel a pályák mindkét lebenyben átfedik egymást.
K: Milyen görög betűre utal a nevük?
V: A nevükben említett görög betű a π, és a p-orbitálisokra utal.
K: Mi a pi-kötés orbitális szimmetriája?
V: A pi-kötés orbitális szimmetriája a kötés tengelye mentén nézve ugyanúgy néz ki, mint a p-orbitálisé, mivel a p-orbitálisok általában ilyen kötéssel rendelkeznek.
K: Miért gyengébbek általában a pi kötések, mint a szigma kötések?
V: A pi kötések általában gyengébbek, mint a szigma kötések, mert a kvantummechanika szerint a pályák párhuzamosak, így a p-orbitálisok között sokkal kisebb az átfedés.
K: Mikor jönnek létre a pi-kötések?
V: Pi kötések akkor jönnek létre, amikor két atomi pálya két átfedési területen keresztül érintkezik egymással.
K: Mik azok a pi-kötések?
V: A pi-kötések jobban szétterülő kötések, mint a szigma-kötések.
K: A pi-kötéssel összekapcsolt molekuladarabok el tudnak-e forogni a kötés körül anélkül, hogy a pi-kötés felszakadna?
V: Nem, a pi-kötéssel összekapcsolt molekulatöredékek nem foroghatnak a kötés körül a pi-kötés felbontása nélkül, mivel a forgás tönkreteszi a két p-orbitális párhuzamos pályáját.
