Jednoduchá a násobná väzba, väzby sigma a pí
Valenčné orbitály sa môžu prekryť dvoma rôznymi spôsobmi.
Sigma väzba vzniká čelným prekrytím orbitálov v smere spojnice jadier. Prekrytie je veľké a väzba je pevná. Rozhodujúci je smer prekrytia, nie druh zúčastnených orbitálov. Sigma väzba vzniká prekrytím dvoch orbitálov s (molekula vodíka), orbitálu s a orbitálu p (chlorovodík) aj dvoch orbitálov p postavených proti sebe (molekula chlóru).
Pí väzba vzniká bočným prekrytím dvoch rovnobežne uložených orbitálov p nad a pod spojnicou jadier. Alebo orbitálov p-d a d-d. Prekrytie je menšie a navyše rozdelené do dvoch oblastí, preto je táto väzba slabšia.
Označenia sigma a pí teda nepomenúvajú orbitály, ale dva spôsoby ich prekrytia.
Pre počet väzieb platia dve pravidlá. Prvá väzba medzi dvoma atómami je vždy sigma, pretože čelné prekrytie je energeticky najvýhodnejšie. Pí väzba sa objaví až vtedy, keď je väzba násobná, samostatne nikdy nevzniká.
Väzba | Zloženie | Príklad | ||
|---|---|---|---|---|
jednoduchá | 154 | 348 | ||
dvojitá | 134 | 600 | ||
trojitá | 120 | 837 |
Uvedené hodnoty pre rovnakú dvojicu atómov uhlíka potvrdzujú obe predchádzajúce tvrdenia. Väzba sa so zvyšujúcou násobnosťou skracuje a súčasne sa stáva pevnejšou. Zároveň z nich vyplýva, že násobná väzba nie je jednoduchým násobkom jednoduchej väzby. Dvojitá väzba by pri takej úvahe mala mať energiu takmer 700 kJ na mól, v skutočnosti má 600 kJ na mól, pretože druhá väzba je typu pí, a tá je slabšia než sigma.
Z toho vyplýva aj správanie látok v organickej chémii. Pí väzba je reaktívnejšia, keďže je slabšia a jej elektróny sú prístupné nad a pod rovinou molekuly. Preto etén reaguje ochotne, kým etán je za bežných podmienok málo reaktívny.