π鍵
外觀
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π鍵,在化學上是共價鍵的一種。當兩個電子軌道的突出部分發生重疊時產生。
名稱
[編輯]名字中的希臘字母π代表了p軌域,因為π鍵的軌道對稱性與軌域相同。p軌域通常參與形成π鍵,然而,d軌域同樣能參與形成。
π鍵通常比σ鍵弱,因為它的電子雲距離帶正電的原子核的距離更遠,需要更多的能量。由一個σ鍵和一個π鍵組成的C-C雙鍵的鍵能小於C-C單鍵的兩倍,表明π鍵所增加的穩定性小於σ鍵的穩定性。量子力學的觀點認為,鍵的強度很弱主要是因為平行的p軌域間重疊不足。這與σ鍵形成對比,σ鍵直接在鍵合原子的核之間形成鍵合軌道,使得有更大的重疊區,所以σ鍵的強度也更強。
性質
[編輯]儘管π鍵本身弱於σ鍵,但是π鍵仍然和σ鍵並存於多鍵中,因為混合鍵強度比他們都要大。這一點通過比較乙烷(154 pm)、乙烯(133 pm)、乙炔(120 pm)的鍵長就可以看出來。
擁有雙鍵和三鍵的原子通常有一個σ鍵,餘下的則是π鍵。π鍵是由於平行軌道重疊形成的:兩個軌道縱向的相遇,形成比σ更弱的鍵。π鍵中的電子有時也被叫做π電子。
特例
[編輯]π鍵並不一定要連接幾個原子,金屬原子和氫分子的σ鍵間的π交互作用在一些有機金屬化合物的還原中扮演了很重要的角色。炔和烯中的π鍵經常與金屬結合,所成的鍵含有很高的π成分。
僅在部分分子中,σ鍵比π鍵更活潑:比如六羰基合二鐵(Fe2(CO)6)、雙原子碳(C2)和乙硼烯(B2H2)。在這些化合物中,中心原子僅含有π鍵,為了能夠造成軌道間的最大重疊,鍵長比預計的小很多。 [1]
參見
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ Bond length and bond multiplicity: σ-bond prevents short π-bonds Eluvathingal D. Jemmis, Biswarup Pathak, R. Bruce King, Henry F. Schaefer III Chemical Communications, 2006, 2164–2166 Abstract