Die Bond一文看懂σ键和π键

【DieBond】一文看懂σ键和π键

σ键和π键

粘接剂（adhesives）的粘接主要是通过粘接力。

粘结力是通过分子间的作用力与化学键力共同形成的力。在有机化合物中，由于化学键力要远远大于分子间作用力，故化学键力又称之为主价键力。

化学键在之前的文章中有所提及，大致分为：离子键、共价键还有金属键。共价键的分布极其广泛，在绝大多数有机化合物分子中都有。除此之外，相当一部分化学活性基团的粘接剂与带有活性基团的被粘物分子之间会出现共价键连接的情况。

今天我们就针对共价键介绍两个比较重要的概念：σ键和π键。

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σ键

形成：两个原子轨道沿着键轴进行同号（+与+相碰；-与-相碰）重叠而形成的共价键，称σ键。

范畴：

s~s重叠

s~px重叠

px~px重叠

σ键特征：原子轨道沿两核间连线方向以“头碰头”对着的方式发生轨道重叠，这样一来有利于实现最大程度重叠。

特点：电子云集中在两核的连线上，重叠程度很大，电子云密度大。故σ键很稳定。

举例：

H2对应的就是两个S轨道，沿着键轴方向，以头碰头对着的方式重叠形成了σ键。

Cl2对应的就是两个P轨道，沿着键轴方向，以头碰头对着的方式重叠形成了σ键。

HCl对应的就是一个S轨道，一个P轨道，沿着键轴方向，以头碰头对着的方式重叠形成了σ键。

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π键

形成：若成键原子轨道对称性相同部分以平行或“肩并肩”的方式重叠所形成的共价键叫π键

范畴：

pz-pz重叠

py-py重叠

特征：原子轨道以“肩并肩”并在一起的形式发生轨道重叠。

特点：电子云没有集中在两核间连线，所以，π键重叠程度小于σ键，π键不及σ键稳定。

举例：

N2对应着的就是两个P轨道，以平行或“肩并肩”并在一起的方式重叠形成了π键。

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二者的区别与联系

区别：

1）

•根据σ键的形成以及模型，可以轻易地看出来，若使σ键以键轴为中心，无论怎样旋转都不会引起σ键发生变化。这一特性在有机化合物中有着巨大的影响（有机物的构象，立体化学都需要相关理论基础作为支撑）

•根据π键的形成以及模型，可以轻易地看出来，若使π键以键轴为中心，一旦发生旋转就会引起π键的变化。

2）

•σ键的方向决定多原子分子的空间构型

•π键只改变键角

如：H2C=CH2分子中有5个σ键，1个π键，5个σ键方向决定分子构型为平面形。

联系：

1）常见化合物中σ，π键组成

乙烷：7个σ键，0个π键

乙炔：3个σ键，2个π键

2）σ键与π键牢固性比较

C原子间：

由于形成π键时是以“肩并肩”的方式，所以其的重叠程度比以“头碰头“形成的σ键的重叠程度小的多，故碳原子间形成的σ键一定比π键牢固。

非C原子间：

一般情况下σ键比π键牢固。

特例：如N2中π键比σ键牢固。

据表可得：N2中π键比σ键牢固；碳原子间形成σ键比π键牢固。

总结：

（1）共价单键都为σ键，π键大部分与σ键一起出现，也只能存在于双键和三键（一个是σ键，两个是π键）。

（2）多数情况下σ键比π键牢固。

本文只需记住总结的这两点内容即可，方便后续理解同系列文章。