Põhierinevus sigma ja pi molekulaarorbitaalide vahel seisneb selles, et sigma molekulaarorbitaalid tekivad aatomiorbitaalide kattumisest pea-pea suunas piki tuumadevahelist telge, samas kui pi molekulaarorbitaalid tekivad aatomiorbitaalide kattumisel paralleelses suunas.
Sigma ja pi molekulaarorbitaalid on kahte tüüpi molekulaarorbitaalid, mis aitavad kaasa keemilise ühendi tegelikule struktuurile. Molekulaarorbitaalid vastutavad vastav alt üksik- ja kaksiksidemete moodustumise eest.
Mis on molekulaarorbitaalid?
Aatomid ühinevad, moodustades molekule. Kui kaks aatomit liiguvad üksteisele lähemale, moodustades molekuli, kattuvad aatomiorbitaalid ja ühinevad molekulaarorbitaalideks. Äsja moodustunud molekulaarorbitaalide arv on võrdne kombineeritud aatomiorbitaalide arvuga. Lisaks ümbritseb molekulaarne orbitaal aatomite kahte tuuma ja elektronid võivad liikuda mõlema tuuma ümber. Sarnaselt aatomiorbitaalidele sisaldavad molekulaarorbitaalid maksimaalselt 2 elektroni, millel on vastupidised spinnid.
Lisaks on olemas kahte tüüpi molekulaarorbitaale: siduvad molekulaarorbitaalid ja antisiduvad molekulaarorbitaalid. Siduvad molekulaarorbitaalid sisaldavad põhiolekus elektrone, samas kui antisiduvad molekulaarorbitaalid ei sisalda põhiolekus elektrone. Lisaks võivad elektronid hõivata antisiduvaid orbitaale, kui molekul on ergastatud olekus.
Mis on Sigma molekulaarorbitaalid?
Sigma molekulaarorbitaalid on hübriidorbitaalide tüübid, mis tekivad kahe aatomiorbitaali kattumisel tuumadevahelisel teljel. Tavaliselt on esimene kovalentne side kahe aatomi vahel alati sigma side. Kahe aatomiorbitaali kattumine tuumadevahelisel teljel moodustab sigma-kovalentse sideme. Sigma molekulaarorbitaalil on elektrontihedus molekulaarorbitaali keskel kõrge, kui kaks aatomit, millest aatomiorbitaalid kattuvad, on identsed.
Joonis 01: Vesiniku molekul
Kui vaadelda näiteks vesinikku, moodustub sigma molekulaarorbitaal igast vesinikuaatomist lähtuva kahe 1s aatomiorbitaali kattumisel. Me võime seda sigma sidet lühendada kui σ. Siin toimub jagatud elektronide tihedus otse sidemete aatomite vahel piki sidemete telge. See muudab stabiilsema interaktsiooni kahe seotud aatomi ja siduvate elektronide vahel võrreldes eraldi aatomite stabiilsusega. Tavaliselt on sigma side esimene side, mis tekib kahe aatomi vahel.
Mis on Pi molekulaarorbitaalid?
Pi molekulaarorbitaalid on hübriidorbitaalide tüübid, mis tekivad kahe aatomiorbitaali paralleelsuunas kattumisel. Siin toimub sidemete elektronide tihedus tuumadevahelise telje kohal ja all. Lisaks ei saa me elektrone sidumisteljel jälgida. Seda tüüpi interaktsioon kahe aatomi vahel moodustab stabiilsema paigutuse kui eraldatud vabade aatomite stabiilsus. Tavaliselt kipuvad elektronid hõivama seda tüüpi molekulaarorbitaale, kui aatomites on piisav alt elektrone. Pi molekulaarorbitaalid moodustuvad alati teise või kolmanda molekulaarorbitaalina, mis on seotud kahe aatomi sidemega, sest sigma molekulaarorbitaal on esimene molekulaarne side, mis moodustub kahe aatomi vahel.
Joonis 02: Pi molekulaarorbitaalid
Pealegi on pi-süsteemi p-aatomiorbitaalile panustavate aatomite arv alati võrdne keemilises sidemes olevate pi molekulaarorbitaalide arvuga. Tavaliselt on madalaima pi molekulaarorbitaalil null vertikaalset sõlme. Siin saavad järjestikused pi molekulaarorbitaalid energia suurendamisel ühe täiendava vertikaalse sõlme. Pi molekulaarorbitaali saame lühendada kui π.
Mis vahe on Sigma ja Pi molekulaarorbitaalidel?
Sigma ja pi molekulaarorbitaalid on kahte tüüpi molekulaarorbitaalid, mis aitavad kaasa keemilise ühendi tegelikule struktuurile. Peamine erinevus sigma ja pi molekulaarorbitaalide vahel on see, et sigma molekulaarorbitaalid moodustuvad aatomiorbitaalide kattumisest pea-pea suunas piki tuumadevahelist telge, samas kui pi molekulaarorbitaalid tekivad aatomiorbitaalide kattumisest paralleelses suunas.
Järgmine infograafik loetleb sigma- ja pi-molekulaarsete orbitaalide erinevused tabelina kõrvuti võrdlemiseks.
Kokkuvõte – Sigma vs Pi molekulaarorbitaalid
Molekulaarorbitaal on teatud tüüpi orbitaal, mis tekib aatomiorbitaalide kattumisel. Peamine erinevus sigma ja pi molekulaarorbitaalide vahel on see, et sigma molekulaarorbitaalid moodustuvad aatomiorbitaalide kattumisest pea-pea suunas piki tuumadevahelist telge, samas kui pi molekulaarorbitaalid tekivad aatomiorbitaalide kattumisest paralleelses suunas.
