Χημεία Γ Λυκείου - Σιγμα και Π Δεσμός + Υβριδισμοί

Θεωρία Δεσμού Σθένους - Σίγμα και Πι Δεσμοί

Κάθε φορά που βλέπεις έναν δεσμό σε μια οργανική ένωση, πρέπει να ξέρεις τι είδους είναι. Είναι πιο εύκολο από ό,τι νομίζεις!

Όλοι οι απλοί δεσμοί είναι δεσμοί σίγμα (σ). Όλοι οι διπλοί δεσμοί αποτελούνται από 1 σίγμα + 1 πι (π). Όλοι οι τριπλοί δεσμοί είναι 1 σίγμα + 2 πι.

Αλκάνια όπως το CH₃-CH₂-CH₃ έχουν μόνο απλούς δεσμούς, άρα μόνο σίγμα. Αλκένια όπως το CH₃CH=CH₂ έχουν έναν διπλό δεσμό. Αλκίνια όπως το CH₃-CH₂-C≡CH περιέχουν τριπλούς δεσμούς.

Συμβουλή: Μέτρα πάντα όλους τους δεσμούς συστηματικά - μη ξεχάσεις και τους C-H δεσμούς!

Στις καρβονυλικές ενώσεις (αλδεΰδες, κετόνες) το C=O είναι διπλός δεσμός. Στα νιτρίλια το C≡N είναι τριπλός δεσμός.

Παραδείγματα Μέτρησης Δεσμών

Για να μετράς σωστά τους δεσμούς, χρειάζεται να γράφεις τον αναλυτικό συντακτικό τύπο - έτσι βλέπεις όλους τους δεσμούς καθαρά.

Στην προπανόνη (CH₃-CO-CH₃), το καρβονύλιο C=O δίνει 1 σίγμα + 1 πι δεσμό. Όλοι οι υπόλοιποι είναι απλοί, άρα σίγμα.

Στο αιθανονιτρίλιο (CH₃-CN), ο τριπλός δεσμός C≡N δίνει 1 σίγμα + 2 πι δεσμούς.

Προσοχή: Μην ξεχνάς ότι κάθε άτομο υδρογόνου κάνει έναν δεσμό με τον άνθρακα!

Υβριδισμός Ατόμων Άνθρακα

Ο υβριδισμός καθορίζει τη μοριακή γεωμετρία και είναι κλειδί για να καταλάβεις τη δομή των οργανικών ενώσεων.

Όταν ο άνθρακας ενώνεται μόνο με απλούς δεσμούς → sp³ υβριδισμός (4 υβριδικά τροχιακά). Όταν έχει διπλό δεσμό → sp² υβριδισμός (3 υβριδικά τροχιακά). Όταν έχει τριπλό δεσμό → sp υβριδισμός (2 υβριδικά τροχιακά).

Στο CH₃-CH₂-CH=CH₂: Οι δύο πρώτοι άνθρακες είναι sp³, οι δύο τελευταίοι (στον διπλό δεσμό) είναι sp².

Κόλπο: Κοίτα μόνο τους δεσμούς γύρω από κάθε άνθρακα - δεν χρειάζεται να θυμάσαι περίπλοκες θεωρίες!

Το ίδιο ισχύει και για άλλα στοιχεία όπως το βόριο στο BF₃ (sp²).

Γωνίες Δεσμών και Μοριακή Γεωμετρία

Κάθε τύπος υβριδισμού δίνει συγκεκριμένη γεωμετρία και γωνίες δεσμών - αυτό είναι που καθορίζει το σχήμα των μορίων.

sp³ υβριδισμός → τετραεδρική γεωμετρία → γωνίες 109,5°. sp² υβριδισμός → επίπεδη τριγωνική γεωμετρία → γωνίες 120°. sp υβριδισμός → γραμμική γεωμετρία → γωνίες 180°.

Στο CH₃-C≡CH, η γωνία στον τριπλό δεσμό είναι 180° (γραμμική), ενώ η γωνία H-C-H στο CH₃ είναι 109,5° (τετραεδρική).

Για τις εξετάσεις: Μάθε τις τρεις βασικές γωνίες - 109,5°, 120°, 180°. Αυτές πέφτουν συνέχεια!

Αυτές οι γωνίες προκύπτουν από την ελαχιστοποίηση της άπωσης μεταξύ των ηλεκτρονίων.

Επικάλυψη Τροχιακών και Σχηματισμός Δεσμών

Για να καταλάβεις πώς σχηματίζονται οι δεσμοί, πρέπει να δεις ποια τροχιακά επικαλύπτονται και τι είδους δεσμό δημιουργούν.

Οι σίγμα δεσμοί σχηματίζονται από επικάλυψη κατά μήκος του άξονα: sp³-s, sp²-s, sp-s, sp³-sp², κ.λπ. Οι πι δεσμοί σχηματίζονται από πλευρική επικάλυψη p-p τροχιακών.

Στο CH₂=CHF: Ο C-H δεσμός είναι sp²-s (σίγμα), ο C=C έχει έναν sp²-sp² (σίγμα) και έναν p-p (πι), ο C-F είναι sp²-p (σίγμα).

Χρήσιμη πληροφορία: Το F και Cl ενώνονται πάντα με p τροχιακά γιατί δεν κάνουν υβριδισμό!

Για να βρεις το τροχιακό ενός στοιχείου, κάνε ηλεκτρονική δόμηση και δες ποια τροχιακά είναι ημισυμπληρωμένα.