Por que a ligação sigma é forte em comparação com a ligação pi?

Você sabe que as ligações pi são formadas quando dois orbitais p estão localizados lado a lado. Isso significa que as ligações pi são formadas pela sobreposição lateral dos orbitais p. Portanto, os caminhos orbitais são paralelos. Então, geralmente, cobre menos área.

Por outro lado, as ligações sigma são formadas pela sobreposição cara a cara dos orbitais. Por isso, cobre uma área maior que as ligações pi. Portanto, as ligações sigma são mais fortes e mais ativas na reação química do que as ligações pi.

A resposta simples é que há uma queda muito maior de energia do "ponto zero", onde dois átomos são dissociados. E a razão pela qual ocorre uma queda maior de energia é porque a força de ligação é diretamente proporcional à sobreposição das funções de onda dos orbitais atômicos contribuintes.

* informação de fundo. Se você souber disso, pule para o último parágrafo

Todos os orbitais de elétrons (1s, 2s, 2p, etc ...) podem ser representados através de uma função de onda matemática derivada da equação de Schrodinger. Você verá frequentemente diagramas de orbitais com regiões "positiva" e "negativa". Eles não se referem à carga elétrica, mas são visualizações das fases opostas das cristas e vales das ondas de elétrons. O elétron neste modelo (modelo da teoria do orbital molecular) é representado como uma onda estacionária tridimensional cujos valores para qualquer espaço no orbital são dados pela função de onda. Isso significa que, ao modelar e prever as interações de dois orbitais atômicos que se unem para formar uma ligação, as duas funções de onda podem ser simplesmente adicionadas ou subtraídas em todos os pontos do espaço em que há sobreposição, como se você calculasse padrões de interferência de ondas como luz ou luz. som.

A principal razão pela qual os títulos se formam, os títulos dos poços, é a sobreposição construtiva. Isso significa apenas que as ondas estacionárias sobrepostas estão em fase (o IE tem o mesmo sinal para os valores das funções das ondas locais), o que significa que elas se amplificam. No caso dos orbitais de elétrons, uma sobreposição construtiva como essa expande o orbital de sua configuração orbital atômica originalmente mais restrita, dando aos elétrons mais espaço para se movimentar e, como conseqüência, estar em um estado de energia mais baixo. Quanto mais sobreposição construtiva, maior a magnitude da queda de energia, que se traduz em uma ligação "mais forte".

* Resposta curta e rápida aqui

Uma ligação pi é formada quando dois orbitais p dos átomos de ligação se sobrepõem lateralmente e tem sobreposição menor. A sobreposição mais baixa se deve ao fato de existir um nó que desce bem no meio dos orbitais p contribuintes, deixando um espaço de “densidade eletrônica zero” (matematicamente, a função de onda é igual a zero em um certo plano que corta o centro). do vínculo). As ligações sigma não têm esse problema, pois têm as extremidades de magnitude mais alta de dois lobos orbitais sobrepostos em fase entre si, sem nós passando pelo meio, o que significa que haverá uma maior sobreposição total e, como conseqüência, uma "Vínculo mais forte"

Nota: um vínculo é considerado "forte" não porque está em um estado de alta energia, mas, pelo contrário, em um estado de energia muito baixo. Isso significa romper a ligação ou dissociar os dois átomos ao tirar os elétrons desse estado de ligação; mais energia teria que ser colocada na ligação sigma para quebrá-la do que uma ligação pi; portanto, a afirmação de que uma ligação sigma é mais forte do que uma ligação pi.

Peço desculpas profundamente por responder à sua pergunta tão tarde.

As ligações sigma são formadas pela cabeça na sobreposição de orbitais atômicos. Enquanto que as ligações pi são formadas, além das ligações sigma, pela sobreposição lateral dos orbitais atômicos. Como na formação de uma ligação sigma, os orbitais estão ao longo do eixo inter-nuclear, isso resulta em uma sobreposição orbital mais eficaz quando comparado com o momento em que as ligações pi são formadas, pois são perpendiculares ao eixo internuclear. Essa diferença significativa na sobreposição orbital resulta em uma ligação sigma mais forte que a ligação pi.

Para mais compreensão, estou anexando algumas fotos apropriadas.

Para qualquer dúvida, sinta-se à vontade para me enviar uma mensagem.

Edit: obrigado Sudeep Biswas por uma grande correção.

Para aprofundar a resposta de Sam Yan, as ligações sigma são mais fortes que as ligações pi, porque os orbitais atômicos que formam as ligações sigma se sobrepõem em maior extensão do que os orbitais que formam as ligações pi. As ligações sigma são formadas por sobreposições frontais, enquanto as ligações pi são formadas por sobreposições laterais.

Na imagem acima, você pode ver que a sobreposição frontal formando uma ligação sigma é mais do que a sobreposição lateral formando uma ligação pi.

É importante entender que os orbitais não são apenas onde os elétrons podem ser encontrados, isso mostra a probabilidade de onde os elétrons podem ser encontrados. Assim, quando há uma maior sobreposição entre os orbitais atômicos, é mais provável que os elétrons estejam presentes na referida sobreposição. O vínculo é, portanto, mais curto e mais forte.

Existe uma fórmula matemática para descobrir a extensão da sobreposição entre os orbitais atômicos. É conhecida como integral de sobreposição. Não o elaborarei aqui devido à sua complexidade. Basta dizer que é uma maneira quantitativa de provar que as ligações sigma têm uma maior extensão de sobreposição orbital em comparação com as ligações pi.

Para alguns elementos - principalmente nitrogênio e oxigênio, para não mencionar certos metais de transição - não é.

  • Resposta de Daniel James Berger para Qual é a razão entre uma ligação pi e uma ligação sigma na base da força e por quê?
  • Resposta de Daniel James Berger a Fora de um vínculo pi e sigma, qual é o vínculo mais forte?

No entanto, para o carbono e para todos os elementos do bloco p abaixo do segundo período, as ligações \ pi são mais fracas que as ligações \ sigma.

Isso geralmente é explicado ao apontar que as ligações \ pi se formam por uma "sobreposição lateral" menos eficiente entre os orbitais atômicos, enquanto na ligação a \ sigma os orbitais atômicos envolvidos se sobrepõem diretamente.

a ligação sigma é mais forte que a ligação pi porque, na ligação sigma, há uma sobreposição direta dos orbitais

enquanto na ligação pi, a sobreposição é menor em comparação com a sobreposição na ligação sigma

Anniruddha respondeu à sua pergunta

A ligação sigma é mais forte que a ligação pi, porque, na ligação sigma, há uma sobreposição direta dos orbitais

É porque, se você vê na sobreposição direta, a área de sobreposição é muito maior do que a sobreposição lateral.

Onde, como na ligação pi, a sobreposição é lateral.

A área de sobreposição aqui é menor quando comparada às ligações Sigma

Essa também é a razão pela qual as ligações pi quebram primeiro que as ligações Sigma.

Menor não. de ligações pi mais estável é o composto.

Mais não. de ligações pi mais reativas é o composto.