- Como se forma?
- Formação de ligações sigma em diferentes espécies químicas
- Caracteristicas
- Exemplos
- Referências
A ligação sigma (representada como σ) é uma ligação do tipo covalente, que se caracteriza pelo compartilhamento de dois elétrons que ocorre entre um par de átomos para formar a referida ligação. Além disso, esse é um tipo de ligação simples, em que ambos os átomos são ligados por dois elétrons para formar uma ligação simples.
Quando dois ou mais átomos se combinam para dar origem a novos compostos moleculares, eles se unem por meio de dois tipos de ligações: iônica e covalente, cuja estrutura depende de como os elétrons são compartilhados entre os dois átomos envolvidos nesse acoplamento.
A conexão gerada através dos elétrons é realizada graças à sobreposição dos orbitais que pertencem a cada átomo (por suas extremidades), entendendo como orbitais os espaços onde é mais provável localizar o elétron no átomo e que são definidos por densidade de elétrons.
Como se forma?
Normalmente, a ligação simples entre dois átomos é conhecida por ser equivalente a uma ligação única do tipo sigma.
Da mesma forma, essas ligações se originam devido à sobreposição ou sobreposição frontal que ocorre entre as extremidades dos orbitais atômicos de dois átomos diferentes.
Esses átomos cujos orbitais se sobrepõem devem ser adjacentes uns aos outros, de modo que os elétrons individuais pertencentes a cada orbital atômico possam se ligar efetivamente e formar a ligação.
Essa é a fonte do fato de que a distribuição eletrônica que se manifesta ou a localização da densidade eletrônica de cada superposição tem uma simetria cilíndrica em torno do eixo que ocorre entre as duas espécies atômicas ligadas.
Nesse caso, o chamado orbital sigma pode ser mais facilmente expresso em termos de ligações intramoleculares que se formam dentro das moléculas diatômicas, lembrando que também existem vários tipos de ligações sigma.
Os tipos de ligações sigma mais comumente observados são: d z 2 + d z 2, s + p z, p z + p z e s + s; onde o subscrito z representa o eixo constituído pela ligação formada e cada letra (s, p e d) corresponde a um orbital.
Formação de ligações sigma em diferentes espécies químicas
Quando falamos em orbitais moleculares, faz-se referência às regiões que acumulam maior densidade eletrônica quando uma ligação desse tipo é formada entre diferentes moléculas, obtida pela combinação de orbitais atômicos.
Do ponto de vista da mecânica quântica, estudos inferiram que orbitais do tipo molecular que exibem comportamento simetricamente igual são, na verdade, combinados em misturas (hibridizações).
No entanto, o significado desta combinação de orbitais está intimamente relacionado às energias relativas manifestadas por orbitais de tipo molecular que são simetricamente semelhantes.
No caso de moléculas orgânicas, espécies cíclicas consistindo de uma ou mais estruturas em anel são freqüentemente observadas, as quais são frequentemente constituídas por um grande número de ligações do tipo sigma em conjunto com ligações do tipo pi (ligações múltiplas).
Na verdade, usando cálculos matemáticos simples, é possível determinar o número de ligações sigma presentes em uma espécie molecular.
Existem também casos de compostos de coordenação (com metais de transição), nos quais ligações múltiplas são combinadas com diferentes tipos de interações de ligações, bem como moléculas compostas por diferentes tipos de átomos (poliatômicos).
Caracteristicas
As ligações Sigma possuem características únicas que as diferenciam claramente de outros tipos de ligações covalentes (ligação pi), entre as quais está o fato de este tipo de ligação ser a mais forte entre as ligações químicas da classe covalente.
Isso porque a sobreposição entre os orbitais ocorre de maneira direta, coaxial (ou linear) e frontal; isto é, uma sobreposição máxima entre os orbitais é obtida.
Além disso, a distribuição eletrônica nessas junções concentra-se principalmente entre os núcleos das espécies atômicas que se combinam.
Esta sobreposição de orbitais sigma ocorre de três maneiras possíveis: entre um par de orbitais puros (ss), entre um orbital puro e um tipo híbrido (s-sp) ou entre um par de orbitais do tipo híbrido (sp 3 - sp 3)
A hibridação ocorre graças à mistura de orbitais de origem atômica de diferentes classes, sendo que o orbital híbrido resultante depende da quantidade de cada um dos tipos orbitais puros de partida (por exemplo, sp 3 = um orbital s + puro três orbitais puros do tipo p).
Além disso, a ligação sigma pode existir de forma independente, além de permitir movimento rotacional livre entre um par de átomos.
Exemplos
Como a ligação covalente é o tipo mais comum de ligação entre os átomos, a ligação sigma é encontrada em um grande número de espécies químicas, como pode ser visto a seguir.
Em moléculas de gases diatômicos - como hidrogênio (H 2), oxigênio (O 2) e nitrogênio (N 2) - diferentes tipos de ligações podem ocorrer dependendo da hibridização dos átomos.
No caso do hidrogênio, há uma única ligação sigma unindo os dois átomos (H - H), porque cada átomo contribui com seu único elétron.
Por outro lado, no oxigênio molecular, os dois átomos estão ligados por uma ligação dupla (O = O) - ou seja, uma ligação sigma - e uma ligação pi, deixando cada átomo com três pares de elétrons restantes emparelhados.
Em vez disso, cada átomo de nitrogênio tem cinco elétrons em seu nível de energia mais externo (camada de valência), então eles são unidos por uma ligação tripla (N≡N), o que implica a presença de uma ligação sigma e duas ligações pi e um par de elétrons emparelhados em cada átomo.
Da mesma forma, ocorre em compostos do tipo cíclico com ligações simples ou múltiplas e em todos os tipos de moléculas cuja estrutura é constituída por ligações covalentes.
Referências
- Wikipedia. (sf). Ligação Sigma. Recuperado de en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Química, nona edição. México: McGraw-Hill.
- ThoughtCo. (sf). Definição de química de ligação Sigma. Recuperado de Thoughtco.com
- Britannica, E. (nd). Ligação Sigma. Obtido em britannica.com
- LibreTexts. (sf). Sigma e Pi Bonds. Recuperado de chem.libretexts.org
- Srivastava, AK (2008). Química orgânica simplificada. Recuperado de books.google.co.ve