Сигма-зв'язок

Сигма-зв'язок або σ-зв'язок — різновид ковалентного зв'язку, для якого характерна осьова симетрія. Сигма-зв'язки — найміцніші із ковалентних зв'язків.

Фото сигма-зв'язку між двома атомами вуглецю. Відтінками різного кольору відображена електронна густина.

Опис

На фото праворуч відображений сигма-зв'язкок між двома атомами вуглецю. Пряме пікоскопічне зображення сигма-зв'язку, отримане шляхом денситометрії електронної хмарки з роздільною здатністю 10 пікометрів. Внутрішні орбіталі — це вкладені одна в одну кулі білого та рожевого кольору. Гібридні орбіталі, що утворюють сигма-зв'язок, — це вкладені одна в одну «гантелі» жовтого та зеленого кольору. На периферії можна побачити слабкі (сині) залишки електронної хмарки. Пряме пікоскопічне зображення сигма-зв'язків в графіті та графені,^[1] та в алмазі.^[2]

Прикладами є зв'язки у двоатомних молекулах на зразок H₂, N₂, O₂. Сигма-зв'язки утворюються також між атомами вуглецю в скелетах полімерів, причому в насичених полімерах — це єдиний тип зв'язку, у ненасичених полімерах існують ще додаткові пі-зв'язки.

Міцність сигма-зв'язків пояснюється тим, що вони утворюються симетричною комбінацією атомних орбіталей, при якій електронна густина найбільша в області між атомами. Антисиметрична комбінація атомних орбіталей, при якій електронна густина найменша в області між атомами, призводить до відштовхування. Таку молекулярну орбіталь позначають σ^* і називають антизв'язком.

Найчастіше основний внесок в утворення сигма-зв'язків роблять s-орбіталі. Іншими кандитами є p_z-орбіталі та d_z²-орбіталі, тобто орбіталі з квантовим числом m = 0. Утворені з цих орбіталей гібридні орбіталі позначають q-орбіталями.

σ-зв'язок. Ілюстрація перекриття різних орбіталей
Молекулярна орбіталь H2	s-q-MO	s-p-MO	q-q-MO

Див. також

• Електронна теорія хімічного зв'язку
• Пі-зв'язок
• π→σ*-перехід