Piisidos
Kemiassa piisidokset (π-sidokset) ovat kovalenttisia kemiallisia sidoksia, joissa yhden elektronin kiertorata risteää (limittyy) toisen elektronin kiertoradan kanssa. Elektronit kulkevat kahdeksikon muotoista rataa (ks. kuva). Päällekkäisalueita on kaksi, koska radat ovat päällekkäisiä molemmilla lohkoilla. Vain yksi radan solmupisteistä kulkee molempien osallistuvien ytimien läpi.
Niiden nimessä oleva kreikkalainen π-kirjain viittaa p-orbitaaleihin. Pi-sidoksen orbitaalisymmetria näyttää sidoksen akselin suuntaisesti katsottuna samalta kuin p-orbitaali. P-orbitaaleilla on yleensä tällainen sidos. Myös D-orbitaalien oletetaan käyttävän piisidosta, mutta näin ei välttämättä ole todellisuudessa. Ajatus d-orbitaalien sidoksista sopii yhteen hypervalenssiteorian kanssa.
Pi-sidokset ovat yleensä heikompia kuin sigmasidokset. Kvanttimekaniikan mukaan tämä johtuu siitä, että orbitaalien radat ovat yhdensuuntaiset, joten p-orbitaalien välillä on paljon vähemmän päällekkäisyyttä.
Pi-sidokset syntyvät, kun kaksi atomiorbitaalia on kosketuksissa kahden päällekkäisen alueen kautta. Pi-sidokset ovat levinneempiä sidoksia kuin sigmasidokset. Pi-sidosten elektroneja kutsutaan joskus pi-elektroneiksi. Pi-sidoksella yhdistetyt molekyylikappaleet eivät voi kiertyä kyseisen sidoksen ympäri rikkomatta piisidosta. Pyöriminen tuhoaa kahden p-orbitaalin yhdensuuntaiset radat.
Elektronien atomi- ja molekyyliorbitaalit, joissa näkyy piisidos kuvan oikeassa alareunassa.
Kaksi p-orbitaalia muodostaa π-sidoksen.
Useita sidoksia
Kaksoissidoksella yhdistetyillä atomeilla on yksi sigmasidos ja yksi piisidos. Jos atomit liittyvät toisiinsa kolmoissidoksella, niillä on yksi sigmasidos ja kaksi piisidosta.
Piisidos on heikompi kuin sigmasidos, mutta pii- ja sigmasidoksen yhdistelmä on vahvempi kuin kumpikaan sidos yksinään. Moninkertaisen sidoksen lisälujuus verrattuna yhteen sidokseen (sigmasidos) näkyy monin tavoin. Ilmeisin on sidoksen pituuden lyheneminen. Esimerkiksi orgaanisessa kemiassa hiili-hiilisidosten pituudet ovat etaanissa (154 pm), etyleenissä (134 pm) ja asetyleenissä (120 pm). Useampi sidos tekee kokonaissidoksesta lyhyemmän ja vahvemman. Elektroninen konfiguraatio perustuu S-, P-, D- ja f-lohkoihin. S:llä on 2 elektronia P:llä on 6 elektronia D:llä on 10 elektronia F:llä on 14 elektronia.
|
|
|
|
| etaani | asetyleeni |
Erityistapaukset
Pi-sidokset eivät välttämättä yhdistä paria atomeja, jotka ovat myös sigmasidoksia.
Tietyissä metallikomplekseissa metalliatomin ja alkynin ja alkeenin pi-antibonding-orbitaalien väliset pi-vuorovaikutukset muodostavat pi-sidoksia.
Joissakin tapauksissa, joissa kahden atomin välillä on useita sidoksia, ei ole lainkaan sigmasidoksia, vaan ainoastaan piisidoksia. Esimerkkeinä mainittakoon di-rautaheksakarbonyyli (Fe2(CO) 6), dihiili (C 2) ja booraani B 2H 2. Näissä yhdisteissä keskussidoksessa on vain piisidoksia. Jotta orbitaalien päällekkäisyys olisi mahdollisimman suuri, sidosetäisyydet ovat paljon odotettua lyhyempiä.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on piisidos kemiassa?
A: Pi-sidos on kovalenttinen kemiallinen sidos, jossa yhden elektronin kiertorata risteää toisen elektronin kiertoradan kanssa, jolloin syntyy kaksi päällekkäistä aluetta, kun kiertoradat ovat päällekkäin molemmilla lohkoilla.
K: Mihin kreikkalaiseen kirjaimeen niiden nimessä viitataan?
V: Kreikkalainen kirjain, johon niiden nimessä viitataan, on π, ja se viittaa p-orbitaaleihin.
K: Mikä on pi-sidoksen orbitaalisymmetria?
V: Pi-sidoksen orbitaalisymmetria näyttää sidoksen akselia pitkin katsottuna samalta kuin p-orbitaali, sillä p-orbitaaleilla on yleensä tällainen sidos.
K: Miksi piisidokset ovat yleensä heikompia kuin sigmasidokset?
V: Pi-sidokset ovat yleensä heikompia kuin sigmasidokset, koska kvanttimekaniikan mukaan orbitaalien radat ovat yhdensuuntaisia, joten p-orbitaalien välillä on paljon vähemmän päällekkäisyyttä.
K: Milloin piisidoksia syntyy?
V: Pi-sidoksia syntyy, kun kaksi atomiorbitaalia on kosketuksissa kahden päällekkäisen alueen kautta.
K: Mitä ovat pi-sidokset?
V: Pi-sidokset ovat sigmasidoksia hajanaisempia sidoksia.
K: Voivatko piisidoksella yhdistetyt molekyylikappaleet pyöriä kyseisen sidoksen ympäri rikkomatta piisidosta?
V: Ei, piisidoksella yhdistetyt molekyylikappaleet eivät voi kiertyä kyseisen sidoksen ympäri rikkomatta piisidosta, koska kierto tuhoaa kahden p-orbitaalin yhdensuuntaiset radat.
