Номер 3, страница 39, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Что такое $\sigma$-связь и $\pi$-связь? Чем они отличаются друг от друга?

Что такое $\sigma$-связь и $\pi$-связь?

$\sigma$-связь (сигма-связь) — это вид ковалентной связи, который образуется в результате прямого (осевого) перекрывания атомных орбиталей вдоль линии, соединяющей ядра связываемых атомов (межъядерной оси). Электронная плотность в такой связи максимальна именно на этой оси. Это самый прочный тип ковалентной связи из-за максимальной эффективности перекрывания. $\sigma$-связь является первой связью, образующейся между двумя атомами, и любая одинарная связь является $\sigma$-связью. Она допускает свободное вращение атомов вокруг оси связи.

$\pi$-связь (пи-связь) — это вид ковалентной связи, который образуется при боковом («параллельном») перекрывании p- или d-атомных орбиталей. Такое перекрывание происходит вне межъядерной оси, в результате чего образуются две области повышенной электронной плотности — над и под плоскостью, в которой лежит $\sigma$-связь. $\pi$-связь менее прочная, чем $\sigma$-связь, и образуется только в том случае, если между атомами уже существует $\sigma$-связь. $\pi$-связи являются компонентами кратных связей (двойная связь = 1 $\sigma$ + 1 $\pi$; тройная связь = 1 $\sigma$ + 2 $\pi$). Наличие $\pi$-связи препятствует свободному вращению атомов.

Ответ: $\sigma$-связь — это прочная ковалентная связь, образованная осевым перекрыванием орбиталей с концентрацией электронной плотности вдоль межъядерной оси. $\pi$-связь — это менее прочная связь, образованная боковым перекрыванием орбиталей с концентрацией электронной плотности над и под межъядерной осью; она является компонентом кратных связей.

Чем они отличаются друг от друга?

$\sigma$- и $\pi$-связи отличаются по нескольким ключевым параметрам:

• Способ образования: $\sigma$-связь образуется при осевом ("лоб в лоб") перекрывании орбиталей, а $\pi$-связь — при боковом ("бок о бок").
• Расположение электронной плотности: У $\sigma$-связи она сконцентрирована на линии, соединяющей ядра. У $\pi$-связи она расположена в двух областях — над и под этой линией.
• Прочность: $\sigma$-связь прочнее $\pi$-связи, так как осевое перекрывание более эффективно, чем боковое.
• Порядок образования: Между двумя атомами всегда сначала образуется $\sigma$-связь. $\pi$-связи могут образоваться только после неё для формирования двойных и тройных связей.
• Вращение вокруг связи: Вокруг одинарной $\sigma$-связи возможно свободное вращение. Наличие $\pi$-связи блокирует это вращение, так как для этого потребовался бы разрыв связи.
• Симметрия: $\sigma$-связь имеет цилиндрическую симметрию относительно межъядерной оси. $\pi$-связь такой симметрии не имеет, у неё есть узловая плоскость, проходящая через ядра.

Ответ: Они отличаются способом перекрывания орбиталей (осевое у $\sigma$ против бокового у $\pi$), расположением электронной плотности (на оси у $\sigma$, над и под осью у $\pi$), прочностью ($\sigma$ прочнее $\pi$), возможностью вращения вокруг связи (свободное у $\sigma$, заторможенное у $\pi$) и порядком образования ($\sigma$ всегда первая, а $\pi$ образуется в дополнение к ней).