Pi-bindning (π-bindning) - kovalent bindning som bildas av överlappande atomära p-orbitaler . Till skillnad från sigma-bindning , gjord genom att överlappa s-orbitaler längs atomövergångslinjen , uppstår pi-bindningar genom att överlappa p-orbitaler på vardera sidan av atomövergångslinjen. Man tror att pi-bindningen realiseras i multipla bindningar - en dubbelbindning består av en sigma- och en pi-bindning, en trippelbindning består av en sigma- och två ortogonala pi-bindningar [1] .
Begreppet sigma- och pi-bindningar utvecklades av Linus Pauling på 30-talet av förra seklet [2] .
I kolatomen genomgår en s- och tre p-valenselektroner hybridisering och blir fyra ekvivalenta sp 3 hybridiserade elektroner, genom vilka fyra identiska kemiska bindningar bildas i metanmolekylen . Alla bindningar i metanmolekylen är på samma avstånd från varandra och bildar en tetraedrisk konfiguration. I fallet med bildandet av en dubbelbindning bildas sigmabindningarna av sp 2 hybridiserade orbitaler. Det totala antalet sådana bindningar på en kolatom är tre och de är belägna i samma plan. Vinkeln mellan bindningarna är 120°. Pi-bindningen är placerad vinkelrätt mot det angivna planet (fig. 1). I fallet med bildandet av en trippelbindning bildas sigmabindningar av sp-hybridiserade orbitaler, det totala antalet sådana bindningar per kolatom är två och de har en vinkel på 180° mot varandra. De två pi-bindningarna i en trippelbindning är inbördes vinkelräta (fig. 2).
I fallet med bildandet av ett aromatiskt system, till exempel bensen (C 6 H 6 ) , är var och en av de sex kolatomerna i ett tillstånd av sp 2 -hybridisering och bildar tre sigma-bindningar med bindningsvinklar på 120°. Den fjärde p-elektronen i varje kolatom är orienterad vinkelrätt mot bensenringens plan (fig. 3). I allmänhet uppstår en enkelbindning som sträcker sig till alla kolatomer i bensenringen. Två regioner av pi-bindningar med hög elektrondensitet bildas på båda sidor om planet för sigmabindningar. Med en sådan bindning blir alla kolatomer i bensenmolekylen ekvivalenta och därför är ett sådant system mer stabilt än ett system med tre lokaliserade dubbelbindningar. En icke-lokaliserad pi-bindning i bensenmolekylen orsakar en ökning av bindningsordningen mellan kolatomer och en minskning av det interna nukleära avståndet, det vill säga den kemiska bindningslängden d cc i bensenmolekylen är 1,39 Å, medan d C-C = 1,543 Å, och d C=C = 1,353 Å [3] .
Kristaller av vissa föreningar med pi-bindningar kan sända ut par av fotoner som är i ett tillstånd av kvantintrassling .
L. Paulings koncept av sigma- och pi-bindningar blev en integrerad del av teorin om valensbindningar .
L. Pauling själv var dock inte nöjd med beskrivningen av sigma- och pi-bindningar. Vid ett symposium om teoretisk organisk kemi tillägnat minnet av F. A. Kekule (London, september 1958), övergav han σ, π-beskrivningen, föreslog och underbyggde teorin om en böjd kemisk bindning [4] . Den nya teorin tog tydligt hänsyn till den fysiska betydelsen av den kovalenta kemiska bindningen.
| kemisk bindning | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Intramolekylär interaktion |
| ||||||||||||
| Intermolekylär interaktion | |||||||||||||