Hispanopedia Wiki
En química , los enlaces sigma ( enlaces σ ) o solapamiento sigma son el tipo más fuerte de enlace químico covalente . [ 1 ] Se forman por solapamiento frontal entre orbitales atómicos a lo largo del eje internuclear. El enlace sigma se define de forma más sencilla para moléculas diatómicas utilizando el lenguaje y las herramientas de los grupos de simetría . En este enfoque formal, un enlace σ es simétrico con respecto a la rotación alrededor del eje del enlace. Según esta definición, las formas comunes de enlaces sigma son s+s, p z +p z , s+p z y d z 2 +d z 2 (donde z se define como el eje del enlace o el eje internuclear). [ 2 ] La teoría cuántica también indica que los orbitales moleculares (OM) de simetría idéntica en realidad se mezclan o hibridan . Como consecuencia práctica de esta mezcla de moléculas diatómicas, las funciones de onda de los orbitales moleculares s+s y p z +p z se mezclan. El grado de esta mezcla (o hibridación o fusión) depende de las energías relativas de los orbitales moleculares de simetría similar.
En las moléculas diatómicas homonucleares , los orbitales σ de enlace no presentan planos nodales donde la función de onda sea cero, ya sea entre los átomos enlazados o atravesándolos. El orbital antienlazante correspondiente , o orbital σ*, se define por la presencia de un plano nodal entre los dos átomos enlazados.
Los enlaces sigma son el tipo más fuerte de enlaces covalentes debido a la superposición directa de orbitales, y a los electrones en estos enlaces a veces se les denomina electrones sigma. [ 3 ]
El símbolo σ es la letra griega sigma . Cuando se observa a lo largo del eje del enlace, un orbital molecular σ tiene simetría circular , por lo que se asemeja a un orbital atómico "s" de sonido similar .
Por lo general, un enlace simple es un enlace sigma, mientras que un enlace múltiple se compone de un enlace sigma junto con enlaces pi u otros. Un enlace doble tiene un enlace sigma más un enlace pi , y un enlace triple tiene un enlace sigma más dos enlaces pi.
Moléculas poliatómicas
Los enlaces sigma se obtienen mediante la superposición frontal de orbitales atómicos. El concepto de enlace sigma se extiende para describir interacciones de enlace que implican la superposición de un lóbulo de un orbital con un lóbulo de otro. Por ejemplo, se describe que el propano consta de diez enlaces sigma: uno para cada uno de los dos enlaces C−C y uno para cada uno de los ocho enlaces C−H.
Complejos con enlaces múltiples
Los complejos de metales de transición que presentan enlaces múltiples, como el complejo de dihidrógeno , tienen enlaces sigma entre los átomos enlazados. Estos enlaces sigma pueden complementarse con otras interacciones de enlace, como la retrodonación π , como en el caso de W(CO) ₃ ( PCy₃ ) ₂ (H₂ ) , e incluso enlaces δ, como en el caso del acetato de cromo(II) . [ 4 ]
Moléculas orgánicas
Las moléculas orgánicas suelen ser compuestos cíclicos que contienen uno o más anillos, como el benceno , y a menudo están formadas por numerosos enlaces sigma junto con enlaces pi. Según la regla del enlace sigma , el número de enlaces sigma en una molécula es igual al número de átomos más el número de anillos menos uno.
- N σ = N átomos + N anillos − 1
Esta regla es una aplicación particular de la característica de Euler del grafo que representa la molécula.
Una molécula sin anillos puede representarse como un árbol con un número de enlaces igual al número de átomos menos uno (como en el dihidrógeno , H₂ , con un solo enlace sigma, o el amoníaco , NH₃ , con tres enlaces sigma). No existe más de un enlace sigma entre dos átomos cualesquiera.
Las moléculas con anillos poseen enlaces sigma adicionales, como los anillos de benceno, que presentan 6 enlaces sigma C−C dentro del anillo para 6 átomos de carbono. La molécula de antraceno , C 14 H 10 , tiene tres anillos, por lo que la regla da como resultado un número de enlaces sigma de 24 + 3 − 1 = 26. En este caso, hay 16 enlaces sigma C−C y 10 enlaces C−H.
Esta regla falla en el caso de moléculas que, al dibujarse planas sobre papel, tienen un número de anillos diferente al que realmente tienen; por ejemplo, el buckminsterfullereno , C60 , que tiene 32 anillos, 60 átomos y 90 enlaces sigma, uno por cada par de átomos enlazados; sin embargo, 60 + 32 − 1 = 91, no 90. Esto se debe a que la regla sigma es un caso especial de la característica de Euler , donde cada anillo se considera una cara, cada enlace sigma es una arista y cada átomo es un vértice. Normalmente, se asigna una cara adicional al espacio que no está dentro de ningún anillo, pero cuando el buckminsterfullereno se dibuja plano sin cruces , uno de los anillos forma el pentágono exterior; el interior de ese anillo es el exterior del grafo. Esta regla falla aún más al considerar otras formas: los fullerenos toroidales obedecerán la regla de que el número de enlaces sigma en una molécula es exactamente el número de átomos más el número de anillos, al igual que los nanotubos, que, cuando se dibujan planos como si se mirara a través de uno desde el extremo, tendrán una cara en el medio, que corresponde al extremo más alejado del nanotubo, que no es un anillo, y una cara que corresponde al exterior.
Véase también
Referencias
- ↑ Moore, John; Stanitski, Conrad L.; Jurs, Peter C. (21 de enero de 2009). Principios de química: La ciencia molecular . Cengage Learning. ISBN 9780495390794.
- ↑ Clayden, Jonathan; Greeves, Nick; Warren, Stuart (marzo de 2012) [2002]. Química orgánica (2.ª ed.). Oxford: OUP Oxford. págs. 101–136 . ISBN 978-0199270293.
- ↑ Keeler, James; Wothers, Peter (mayo de 2008). Estructura química y reactividad (1.ª ed.). Oxford: OUP Oxford. págs. 27–46 . ISBN 978-0199289301.
- ↑ Kubas, Gregory (2002). "Complejos de dihidrógeno metálico y enlaces σ: estructura, teoría y reactividad". J. Am. Chem. Soc . 124 (14): 3799– 3800. doi : 10.1021/ja0153417 .
Enlaces externos
- Definición de la IUPAC
- Enlace químico