Π-Bindung

Autor: Leandro Alegsa

03-11-2020

In der Chemie sind pi-Bindungen (π-Bindungen) kovalente chemische Bindungen, bei denen sich die Bahn eines Elektrons mit der Bahn eines anderen kreuzen (überlappen). Die Elektronen haben eine lappenförmige Achterbahn (siehe Bild). Es gibt zwei Überlappungsbereiche, da sich die Bahnen auf beiden Lappen überlappen. Nur eine der Knotenebenen des Orbitals verläuft durch beide beteiligten Kerne.

Der griechische Buchstabe π in ihrem Namen bezieht sich auf p-Orbitale. Die Orbitalsymmetrie der pi-Bindung sieht auf der Bindungsachse gesehen gleich aus wie das p-Orbital. Die p-Orbitale haben normalerweise diese Art der Bindung. Bei den D-Orbitalen wird ebenfalls angenommen, dass sie eine pi-Bindung verwenden, aber das ist nicht unbedingt das, was in Wirklichkeit geschieht. Die Idee der Bindung von d-Orbitalen passt zu der Theorie der Hypervalenz.

Pi-Anleihen sind in der Regel schwächer als Sigma-Anleihen. Die Quantenmechanik sagt, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Orbitalbahnen parallel sind, so dass es viel weniger Überlappungen zwischen den p-Orbitalen gibt.

Pi-Bindungen entstehen, wenn zwei Atomorbitale durch zwei Überlappungsbereiche in Kontakt sind. Pi-Bindungen sind stärker gestreute Bindungen als die Sigma-Bindungen. Elektronen in pi-Bindungen werden manchmal als pi-Elektronen bezeichnet. Molekülfragmente, die durch eine pi-Bindung verbunden sind, können sich nicht um diese Bindung drehen, ohne die pi-Bindung zu brechen. Durch die Rotation werden die parallelen Bahnen der beiden p-Orbitale zerstört.

Elektronen-Atom- und Molekülorbitale, die unten rechts im Bild eine Pi-Bindung zeigen.

Mehrfach-Anleihen

Atome, die durch eine Doppelbindung verbunden sind, haben eine Sigma-Bindung und eine Pi-Bindung. Wenn sie durch eine Dreifachbindung verbunden sind, haben sie eine Sigma-Bindung und zwei Pi-Bindungen.

Eine Pi-Bindung ist schwächer als eine Sigma-Bindung, aber die Kombination von Pi- und Sigma-Bindung ist stärker als jede der beiden Bindungen für sich genommen. Die zusätzliche Stärke einer Mehrfachbindung gegenüber einer Einfachbindung (Sigma-Bindung) zeigt sich auf vielfältige Weise. Die offensichtlichste ist eine Kontraktion der Bindungslängen. Zum Beispiel in der organischen Chemie sind die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungslängen in Ethan (154 pm), in Ethylen (134 pm) und in Acetylen (120 pm). Mehr Bindungen machen die Gesamtbindung kürzer und stärker. Die elektronische Konfiguration basiert auf S,P,D und f -Block. S hat 2 Elektronen P hat 6 Elektronen D hat 10 Elektronen F hat 14 Elektronen


Ethan	Ethylen	Acetylen

Besondere Fälle

Pi-Bindungen verbinden nicht notwendigerweise ein Paar von Atomen, die ebenfalls sigma-gebunden sind.

In bestimmten Metallkomplexen bilden pi-Wechselwirkungen zwischen einem Metallatom und Alkin- und Alken-pi-Antibindungsorbitalen pi-Bindungen aus.

In einigen Fällen von Mehrfachbindungen zwischen zwei Atomen gibt es überhaupt keine Sigma-Bindung, sondern nur Pi-Bindungen. Beispiele sind Di-Eisenhexacarbonyl (Fe2(CO)₆), Dikohlenstoff (_C2) und das Boran _B2H2. Bei diesen Verbindungen hat die Zentralbindung nur pi-Bindungen. Um die größte orbitale Überlappung zu erzielen, sind die Bindungsabstände viel kürzer als erwartet.

Fragen und Antworten

F: Was ist eine pi-Bindung in der Chemie?

A: Eine pi-Bindung ist eine kovalente chemische Bindung, bei der sich die Orbitalbahn eines Elektrons mit der eines anderen überkreuzt, wodurch zwei Überlappungsbereiche entstehen, da sich die Bahnen auf beiden Lappen überschneiden.

F: Wie lautet der griechische Buchstabe in ihrem Namen?

A: Der griechische Buchstabe, auf den sich ihr Name bezieht, ist π und bezieht sich auf die p-Orbitale.

F: Wie lautet die Orbital-Symmetrie der pi-Bindung?

A: Die Orbitalsymmetrie der pi-Bindung sieht genauso aus wie die des p-Orbitals, wenn man die Bindungsachse betrachtet, da p-Orbitale in der Regel diese Art von Bindung aufweisen.

Q: Warum sind pi-Bindungen in der Regel schwächer als sigma-Bindungen?

A: Pi-Bindungen sind in der Regel schwächer als Sigma-Bindungen, weil nach der Quantenmechanik die Orbitalbahnen parallel verlaufen, so dass es zwischen den p-Orbitalen viel weniger Überlappungen gibt.

F: Wann entstehen Pi-Bindungen?

A: Pi-Bindungen entstehen, wenn zwei Atomorbitale durch zwei überlappende Bereiche miteinander in Kontakt stehen.

F: Was sind pi-Bindungen?

A: Pi-Bindungen sind weiter ausgedehnte Bindungen als Sigma-Bindungen.

F: Können Molekülfragmente, die durch eine pi-Bindung verbunden sind, um diese Bindung rotieren, ohne die pi-Bindung zu brechen?

A: Nein, Molekülfragmente, die durch eine pi-Bindung verbunden sind, können nicht um diese Bindung rotieren, ohne die pi-Bindung zu brechen, da die Rotation die parallelen Bahnen der beiden p-Orbitale zerstört.