PIリンク：形成方法、特性、例 - 化学

パイ（π）結合が原子の自由な回転運動を防止することによって、および他の特色のうち純粋型原子軌道の対の間の発信によって特徴付けられる共有結合のタイプです。電子によって原子間に形成できる結合があり、これにより、分子はより大きくより複雑な構造を構築できます。

これらの結合にはさまざまな種類がありますが、この研究分野で最も一般的なのは共有結合です。分子結合とも呼ばれる共有結合は、関与する原子が電子対を共有する一種の結合です。

これは、原子が安定性を求める必要があるために発生し、既知の化合物のほとんどを形成します。この意味で、共有結合は、それらの軌道の構成と、関与する原子間で共有される電子のペアの数に応じて、1つ、2つ、または3つになります。

これが、原子の軌道の向きに基づいて原子間に形成される共有結合の2つのタイプがある理由です。シグマ（σ）結合とパイ（π）結合。

シグマ結合は単一の結合で発生し、パイは原子間の複数の結合で発生するため（2つ以上の電子が共有される）、両方の結合を区別することが重要です。

それはどのように形成されますか？

パイ結合の形成を説明するには、いくつかの重要な結合に関与しているため、ハイブリダイゼーションのプロセスを最初に説明する必要があります。

ハイブリダイゼーションは、ハイブリッド電子軌道が形成されるプロセスです。つまり、sとpの原子サブレベル軌道が混同される可能性がある場所です。これにより、sp、sp ²およびsp ³軌道が形成されます。これらはハイブリッドと呼ばれます。

この意味で、パイボンドの形成は、原子軌道に属するローブのペアが、別の原子の一部である軌道にある別のローブのペアにオーバーラップすることにより発生します。

この軌道の重なりは横方向に発生するため、電子分布は主に、結合した原子核によって形成される平面の上下に集中し、pi結合がシグマ結合よりも弱くなります。

このタイプのユニオンの軌道対称性について話すとき、それが結合によって形成される軸を通して観察される限り、それはp型軌道のそれと等しいことに言及する必要があります。さらに、これらのユニオンは主にp軌道で構成されています。

pi結合には常に1つまたは2つ以上の結合（1つのシグマまたは別のpiと1つのシグマ）が伴うため、2つの炭素原子間で形成される二重結合（1つのシグマと1つのpi結合で構成される）には、 2つの間のシグマ結合の2倍よりも低い結合エネルギー。

これは、シグマ結合の安定性によって説明されます。後者の原子軌道のオーバーラップは、ローブの上下の領域で並行して発生し、電子分布をより遠くに蓄積するためです。原子核

それにもかかわらず、pi結合とシグマ結合が結合すると、単結合自体よりも強い多重結合が形成されます。これは、さまざまな単結合原子と多結合原子間の結合長を観察することで確認できます。

金属元素との配位化合物など、中心的な原子がpi結合のみによって結合されている、金属元素との配位化合物など、例外的な挙動が研究されているいくつかの化学種があります。

π結合を原子種間の他の種類の相互作用と区別する特性を以下に説明します。最初に、この結合は炭素などの原子の自由回転運動を許可しないという事実から始まります。このため、原子の回転があると結合が切れます。

同様に、これらの結合では、軌道間のオーバーラップが2つの平行領域を介して発生し、シグマ結合よりも拡散が大きくなるため、これらの結合が弱くなります。

一方、前述のように、パイ結合は常に1対の純粋な原子軌道の間に生成されます。これは、ハイブリダイゼーションプロセスを経ていない軌道間で生成されることを意味し、電子の密度は、共有結合によって形成される平面の上下に大部分が集中します。

この意味で、1対の原子の間に複数のpi結合が発生する可能性があり、常に（二重結合の）シグマ結合が伴います。

同様に、2つの隣接する原子間に三重結合が存在する可能性があります。これは、互いに垂直な平面を形成する位置にある2つのpi結合と、両方の原子間のシグマ結合によって形成されます。

前述のように、1つ以上のpi結合で結合された原子で構成される分子は、常に複数の結合を持っています。つまり、ダブルまたはトリプルです。

この例は、二重結合で構成されるエチレン分子（H ₂ C = CH ₂）です。つまり、炭素と水素の間のシグマ結合に加えて、その炭素原子の間のpiとシグマ結合。

その一部として、アセチレン分子（H –C≡C– H）はその炭素原子間に三重結合を持っています。つまり、対応する炭素-水素シグマ結合に加えて、垂直面を形成する2つのpi結合と1つのシグマ結合。

ベンゼン（C ₆ H ₆）とその誘導体などの環状分子の間にもPi結合が存在し、その配置によって共鳴と呼ばれる効果が生じます。これにより、電子密度が原子間を移動し、とりわけ電子密度が高くなります。化合物への安定性。

前に述べた例外を例示するために、ジカーボン分子（C = C、両方の原子が対の電子を持っている）とヘキサカルボニル鉄（Fe ₂（CO）₆として表される）と呼ばれる配位化合物の場合、これは、その原子間のpi結合によってのみ形成されます）。