קשר סיגמא (המיוצג σ) הוא קשר קוולנטי הסוג, אשר מתאפיין השיתוף של שני אלקטרונים המתרחשים בין זוג אטום בצורה אמר קשר. בנוסף, זהו סוג של קשר יחיד, בו שני האטומים מחוברים על ידי שני אלקטרונים ליצירת קשר יחיד.
כאשר משולבים שני אטומים או יותר בכדי להוליד תרכובות מולקולריות חדשות, הם מחוברים באמצעות שני סוגים של קשרים: יוניים וקוואלנטיים, אשר המבנה שלהם תלוי באופן המשותף של האלקטרונים בין שני האטומים המעורבים בצימוד זה.
החיבור שנוצר באמצעות האלקטרונים מתבצע בזכות חפיפה של האורביטלים השייכים לכל אטום (על ידי קצותיהם), מתוך הבנה כמקבצים את החללים שבהם סביר להניח לאתר את האלקטרון באטום ושמוגדרים על ידי צפיפות אלקטרונים.
איך הוא נוצר?
בדרך כלל ידוע כי הקשר הבודד בין שני אטומים שווה ערך לקשר דמוי sigma יחיד.
כמו כן, קשרים אלה מקורם בסביבת העל או בחפיפה בדרך חזיתית המתרחשת בין קצות האורביטלים האטומיים של שני אטומים שונים.
אטומים אלה שהאורביטלים שלהם חופפים חייבים להיות צמודים זה לזה כדי שהאלקטרונים האינדיבידואליים השייכים לכל מסלול אטומי יוכלו להתקשר ביעילות ויוצרים את הקשר.
זהו המקור לעובדה שלפיזור האלקטרוני שמבטא את עצמו או את מיקום צפיפות האלקטרונים מכל סופרפוזיציה יש סימטריה גלילית סביב הציר שמתרחשת בין שני המינים האטומים המקושרים.
במקרה זה, מה שמכונה מסלול סיגמה יכול להתבטא ביתר קלות במונחים של קשרים אינטרמולקולריים הנוצרים בתוך מולקולות דיאטומיות, וציין שישנם גם כמה סוגים של קשרי sigma.
הסוגים הנפוצים ביותר של קשרי sigma הם: d z 2 + d z 2 , s + p z , p z + p z, ו- s + s; כאשר התסריט z מייצג את הציר שמרכיב הקשר שנוצר וכל אות (ים, p ו- d) תואמת מסלול.
היווצרות קשרי sigma במינים כימיים שונים
כאשר אנו מדברים על אורביטלים מולקולריים, מתייחס לאזורים הצוברים את הצפיפות האלקטרונית הגבוהה ביותר כאשר נוצר קשר מסוג זה בין מולקולות שונות, המתקבלות באמצעות שילוב של אורביטלים אטומיים.
מנקודת המבט של מכניקת הקוונטים, המחקרים הסיקו כי אורביטלים מסוג מולקולרי המציגים התנהגות שווה סימטרית משולבים למעשה בתערובות (הכלאות).
עם זאת, המשמעות של שילוב זה של אורביטלים קשורה קשר הדוק לאנרגיות היחסיות המתבטאות על ידי אורביטלים מסוג מולקולרי הדומים באופן סימטרי.
במקרה של מולקולות אורגניות, נצפים לעתים קרובות מינים מחזוריים המורכבים ממבנה טבעתי אחד או יותר, אשר מהווים לעתים קרובות מספר רב של קשרים מסוג sigma בשילוב עם קשרים מסוג pi (קשרים מרובים).
למעשה, בעזרת חישובים מתמטיים פשוטים ניתן לקבוע את מספר קשרי הסיגמה הקיימים במין מולקולרי.
ישנם גם מקרים של תרכובות קואורדינציה (עם מתכות מעבר), בהן קשרים מרובים משולבים בסוגים שונים של אינטראקציות קשורות, כמו גם מולקולות המורכבות מסוגים שונים של אטומים (פוליאטומים).
מאפיינים
לקשרי סיגמא יש מאפיינים ייחודיים המבדילים אותם בבירור מסוגים אחרים של קשרים קוולנטיים (קשר pi), ביניהם העובדה כי סוג זה של קשרים הוא החזק ביותר בין הקשרים הכימיים בכיתה קוולנטית.
הסיבה לכך היא שהחפיפה בין האורביטלים מתרחשת באופן ישיר, קואקסיאלי (או ליניארי) ופונטלי; כלומר, מתקבלת חפיפה מרבית בין האורביטלים.
בנוסף, ההתפלגות האלקטרונית בצמתים אלה מרוכזת בעיקר בין גרעיני המין האטומי שמשולבים.
חפיפה זו של אורביטלים של sigma מתרחשת בשלוש דרכים אפשריות: בין זוג אורביטלים טהורים (ss), בין מסלול מסלול טהור לסוג היברידי (s-sp) או בין זוג אורביטלים מסוג היברידי (sp 3 - sp 3 ).
הכלאה מתרחשת בזכות תערובת האורביטלים ממוצא אטומי ממעמדות שונים, והשיגה שהמסלול ההיברידי שהתקבל תלוי בכמות של כל אחד מסוגי המסלול הטהורים המתחילים (לדוגמא, sp 3 = s + מסלול טהור שלושה אורביטלים טהורים מסוג p).
בנוסף לכל זה, קשר הסיגמה יכול להתקיים באופן עצמאי, כמו גם לאפשר תנועה סיבובית חופשית בין זוג אטומים.
דוגמאות
מכיוון שהקשר הקוואלינטי הוא סוג הקשר הנפוץ ביותר בין אטומים, הקשר הסיגמא נמצא במספר עצום של מינים כימיים, כפי שניתן לראות להלן.
במולקולות גז דיאטומיות - כמו מימן (H 2 ), חמצן (O 2 ) וחנקן (N 2 ) - סוגים שונים של קשרים יכולים להופיע בהתאם להכלאה של האטומים.
במקרה של מימן, יש קשר sigma יחיד המצטרף לשני האטומים (H - H), מכיוון שכל אטום תורם את האלקטרון היחיד שלו.
מצד שני, בחמצן מולקולרי שני האטומים מקושרים על ידי קשר כפול (O = O), כלומר קשר סיגמא- וקישור pi, ומשאיר לכל אטום שלו שלושה זוגות אלקטרונים שנותרו זה בזה.
במקום זאת, לכל אטום חנקן יש חמישה אלקטרונים ברמת האנרגיה החיצונית ביותר שלו (מעטפת Valence), ולכן אליהם מצטרף קשר משולש (N≡N), שמשמעו נוכחות של קשר sigma ושני קשרים pi ו- זוג אלקטרונים מזוודים בכל אטום.
באותו אופן הוא מופיע בתרכובות מסוג מחזורי עם קשרים יחידים או מרובים ובכל סוגי המולקולות שהמבנה שלהן מורכב מקשרים קוולנטיים.
הפניות
- ויקיפדיה. (sf). קשר סיגמא. התאושש מ- en.wikipedia.org
- צ'אנג, ר '(2007). כימיה, מהדורה תשיעית. מקסיקו: מקגרו-היל.
- מחשבה. (sf). הגדרת כימיה של סיגמא בונד. התאושש מ- thoughtco.com
- בריטניקה, א '(נ'). קשר סיגמא. נשלח מ- britannica.com
- LibreTexts. (sf). אג"ח סיגמא ופי. התאושש ב- chem.libretexts.org
- Srivastava, AK (2008). כימיה אורגנית פשוטה. התאושש מ- books.google.co.ve