Tabla de Contenidos
Liên kết Pi, hay liên kết ∏, là một loại liên kết cộng hóa trị trong đó hai nguyên tử lân cận có chung một cặp electron thông qua các obitan nguyên tử song song với nhau. Trong hầu hết các trường hợp, cả hai quỹ đạo liên quan đều là quỹ đạo p , nhưng liên kết pi cũng có thể hình thành giữa hai quỹ đạo d và thậm chí giữa quỹ đạo p và d .
Không giống như liên kết σ (sigma), trong đó các obitan nguyên tử xen phủ về phía trước, trong liên kết pi, các obitan xen phủ theo chiều ngang, tạo ra một liên kết và một obitan pi phản tăng. Trong loại liên kết này, có hai electron chiếm quỹ đạo pi liên kết. Cả hai electron có thể đến từ một trong hai nguyên tử hoặc mỗi nguyên tử có thể đóng góp một electron chưa ghép cặp. Những electron này được gọi là π electron.
Quỹ đạo liên kết của liên kết pi có hai thùy kéo dài giữa các nguyên tử được liên kết, một ở trên và một ở dưới mặt phẳng vuông góc với các quỹ đạo nguyên tử ban đầu .
Sở dĩ nó được gọi là liên kết ∏ (là chữ p trong bảng chữ cái Hy Lạp) vì khi nhìn liên kết này dọc theo trục nối hai nguyên tử, hai thùy của obitan ∏ gần giống với hình dạng của obitan nguyên tử p .
Liên kết Pi luôn hiện diện trong đa liên kết. Trong các hợp chất hữu cơ, bất cứ khi nào bạn có liên kết đôi hoặc liên kết ba, bạn sẽ có liên kết sigma và phần còn lại sẽ là liên kết pi. Ví dụ, trong liên kết ba có một liên kết sigma và hai liên kết pi được hình thành do sự xen phủ giữa các obitan p và yp z của một trong các nguyên tử với các obitan p và yp z tương ứng của nguyên tử kia.
Đặc điểm của liên kết pi
Chúng yếu hơn trái phiếu sigma
Thực tế là các quỹ đạo hình thành liên kết pi chồng lên nhau theo chiều ngang thay vì trực diện làm cho sự chồng lấp trở nên yếu. Hơn nữa, mật độ electron trong quỹ đạo pi trung bình cách xa hạt nhân của các nguyên tử liên kết. Vì hai lý do này, các liên kết này yếu hơn và dễ bị phá vỡ hơn các liên kết sigma.
LƯU Ý: Việc liên kết này yếu hơn liên kết sigma không có nghĩa là liên kết đôi yếu hơn liên kết đơn. Trên thực tế, điều ngược lại mới đúng, vì để phá vỡ một liên kết đôi, cả liên kết sigma và pi đều phải bị phá vỡ.
Chúng là những liên kết cứng nhắc
Điều kiện thiết yếu để hình thành loại liên kết này là các nguyên tử liền kề có các obitan song song với nhau, cho dù đó là các obitan p hay d . Sự quay của liên kết quanh trục của nó sẽ làm cho các quỹ đạo nguyên tử không còn ở dạng song song, do đó phá vỡ liên kết. Vì lý do này, rất khó để xoay hoặc bẻ cong các liên kết này mà không làm gãy chúng. Điều này làm cho các liên kết pi rất cứng so với các liên kết đơn giản có khả năng quay tự do và khá linh hoạt.
Chúng có thể được liên hợp với các liên kết pi khác
Nếu hai nguyên tử có liên kết pi giữa chúng và có các nguyên tử liền kề khác cũng có quỹ đạo p song song với quỹ đạo thứ nhất, thì sự chồng lấp của tất cả các quỹ đạo này tạo thành cái được gọi là hệ pi liên hợp. Trong các hệ thống này, các điện tử pi được tự do di chuyển xung quanh thay vì được định vị trong một vùng không gian duy nhất. Vì lý do này, những electron này được cho là đã được định vị lại.
Ví dụ về các hợp chất có liên kết Pi
Có vô số ví dụ về các hợp chất có loại liên kết cộng hóa trị này . Dưới đây là một số ví dụ cũng chỉ ra các quỹ đạo nguyên tử chồng lên nhau để tạo thành mỗi liên kết.
Ví dụ 1: Etylen (C 2 H 4 )
Trong etilen hoặc etilen là một anken có liên kết đôi cacbon-cacbon. Liên kết đôi này được hình thành bởi liên kết sigma và liên kết pi giữa hai nguyên tử carbon lai hóa sp 2 . Liên kết pi hình thành giữa hai obitan p z của nguyên tử cacbon, vì vậy nó là liên kết π pz-pz .
Ví dụ 2: Khí cacbonic (CO 2 )
Trong trường hợp của carbon dioxide , hai oxy được lai hóa sp 2 trong khi nguyên tử carbon trung tâm được lai hóa sp , để lại hai quỹ đạo p thuần túy, p y và p z .
Vì vậy, carbon tạo thành hai liên kết pi, một với một oxy và một với oxy kia. Cái đầu tiên sẽ là liên kết π pz-pz và cái còn lại sẽ là π py-pz . Cả hai liên kết pi đều nằm trong các mặt phẳng vuông góc với nhau, vì các quỹ đạo p và p z vuông góc với nhau.
Ví dụ 3: Propanenitril (CH 3 CH 2 CN)
Hợp chất này có liên kết ba CN. Trong trường hợp này, liên kết ba có thể được coi là một liên kết sigma và hai liên kết pi vuông góc lẫn nhau giữa carbon và nitơ. Cả carbon và nitơ đều có sự lai hóa sp, để lại các quỹ đạo p và yp z tự do tạo thành hai liên kết pi.
Cần lưu ý rằng, trong trường hợp liên kết ba, thay vì hai cặp thùy ở hai bên của liên kết sigma, hai liên kết pi kết hợp với nhau để tạo thành một thùy hình trụ có mật độ electron đồng tâm với trục nối hai liên kết. nguyên tử.
