파이 결합
Pi bond |
화학에서 파이 결합(γ 결합)은 공유 결합으로, 각각 한 원자에 있는 궤도 두 개의 잎과 다른 원자에 있는 궤도 두 개의 잎이 겹치고, 이것이 가로로 겹치는 화학 결합이다.각각의 원자 궤도는 결합된 두 개의 핵을 통과하는 공유 노드 평면에서 0의 전자 밀도를 가집니다.이 평면은 또한 파이 결합의 분자 오비탈을 위한 결절면이다.파이 결합은 이중 결합과 삼중 결합에서 형성될 수 있지만 대부분의 경우 단일 결합에서는 형성되지 않습니다.
파이 결합의 궤도 대칭이 결합 축 아래로 볼 때 p 오비탈과 같기 때문에 그리스 문자 θ는 p 오비탈을 가리킨다.이러한 종류의 결합의 한 가지 일반적인 형태는 p 오비탈 자체를 포함하지만, d 오비탈은 파이 결합에도 관여합니다.이 후자 모드는 금속-금속 다중 결합의 기초의 일부를 형성합니다.
파이 결합은 보통 시그마 결합보다 약하다.하나의 시그마와 하나의 파이 [1]결합으로 구성된 C-C 이중 결합은 C-C 단일 결합의 두 배 미만의 결합 에너지를 가지며, 이는 파이 결합에 의해 추가된 안정성이 시그마 결합의 안정성보다 낮음을 나타냅니다.양자역학의 관점에서, 이 결합의 약점은 p-오비탈 성분의 평행한 방향 때문에 p-오비탈 사이의 겹침이 현저하게 적기 때문에 설명된다.이것은 결합 원자의 핵 사이에 직접 결합 궤도를 형성하는 시그마 결합과 대조되며, 결과적으로 더 큰 중첩과 강한 시그마 결합이 발생합니다.
파이 결합은 겹치는 두 영역을 통해 접촉하는 원자 궤도의 겹침에서 발생합니다.파이 결합은 시그마 결합보다 확산 결합이다.파이 결합의 전자를 파이 전자라고 부르기도 한다.회전은 구성 p 오비탈의 평행한 방향을 파괴하기 때문에 파이 결합에 의해 결합된 분자 조각은 파이 결합을 파괴하지 않고 그 결합을 중심으로 회전할 수 없습니다.
동핵 이원자 분자의 경우, 결합 δ 분자 궤도는 결합 원자를 통과하는 하나의 노드 평면만을 가지며 결합 원자 사이에 노드 평면은 없다.대응하는 반결합 또는 δ*("pi-star") 분자 오비탈은 이 두 결합 원자 사이에 추가적인 결절면의 존재로 정의된다.
복수채권
전형적인 이중 결합은 하나의 시그마 결합과 하나의 파이 결합으로 구성됩니다. 예를 들어 에틸렌(HC=CH)의2 C=C2 이중 결합입니다.예를 들어 아세틸렌(HCchCH)의 전형적인 트리플 결합은 결합축을 포함한 서로 수직인 2개의 평면에서 1개의 시그마 결합과 2개의 파이 결합으로 구성된다.두 개의 파이 결합은 주어진 원자 쌍 사이에 존재할 수 있는 최대값이다.4중 결합은 매우 드물고 전이 금속 원자 사이에만 형성될 수 있으며, 1개의 시그마 결합, 2개의 파이 결합 및 1개의 델타 결합으로 구성됩니다.
파이 결합은 시그마 결합보다 약하지만 파이 결합과 시그마 결합의 조합은 어느 한쪽 결합 자체보다 강하다.다중 결합 대 단일 결합(시그마 결합)의 강화된 강도는 여러 가지 방법으로 나타나지만, 가장 명백하게 결합 길이의 축소에 의해 나타난다.예를 들어 유기화학에서 탄소-탄소 결합 길이는 에탄에서 [2][3]154pm, 에틸렌에서 134pm, 아세틸렌에서 120pm이다.더 많은 결합은 총 결합을 더 짧고 강하게 만듭니다.
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| 에탄(1µ 결합) | 에틸렌(1µ결합+1µ결합) | 아세틸렌(1µ결합+2µ결합) |
특수한 경우
파이 결합은 두 원자 사이에 순 시그마 결합 효과가 없는 두 원자 사이에 존재할 수 있습니다.
특정 금속 착화체에서는 금속 원자와 알킨 사이의 파이 상호작용과 알켄 파이 반결합 오비탈이 파이 결합을 형성한다.
두 원자 사이의 다중 결합의 경우, 순 시그마 결합은 전혀 없고 파이 결합만 있습니다.예를 들어 디아이론헥사카르보닐(Fe2(CO),6 디카본(C2) 및 디보란(2)(BH)22이 있다.이러한 화합물에서 중심 결합은 시그마 결합 자체에 수반되는 시그마 안티본드 때문에 파이 결합으로만 구성됩니다.이 화합물들은 파이 결합 자체의 분석을 위한 계산 모델로 사용되어, 최대 궤도 중첩을 달성하기 위해 결합 [4]거리가 예상보다 훨씬 짧다는 것을 밝혀냈다.
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레퍼런스
- ^ Streitwieser, Andrew; Heathcock, Clayton H.; Kosower, Edward M. (1992). Introduction to organic chemistry. Heathcock, Clayton H., Kosower, Edward M. (4th ed.). New York: Macmillan. pp. 250. ISBN 978-0024181701. OCLC 24501305.
- ^ Veillard, A. (1970). "Relaxation during internal rotation ethane and hydrogen peroxyde". Theoretica Chimica Acta. 18 (1): 21–33. doi:10.1007/BF00533694.
- ^ Harmony, Marlin D. (1990). "The equilibrium carbon–carbon single‐bond length in ethane". J. Chem. Phys. 93 (10): 7522–7523. Bibcode:1990JChPh..93.7522H. doi:10.1063/1.459380.
- ^ Jemmis, Eluvathingal D.; Pathak, Biswarup; King, R. Bruce; Schaefer III, Henry F. (2006). "Bond length and bond multiplicity: σ-bond prevents short π-bonds". Chemical Communications (20): 2164–2166. doi:10.1039/b602116f.
