¿Qué son los enlaces sigma y pi en el lenguaje de la física?

Los químicos a menudo hablan sobre los enlaces sigma y pi. Para un físico, no es fácil averiguar cuáles son realmente, ya que las discusiones tienden a estar llenas de mucha jerga química sobre "antienlace", "retroenlace", "aromaticidad", "ligandos", "reactividad", etc. - términos con los que la mayoría de los físicos no están familiarizados. Sospecho (aunque no estoy seguro) que los enlaces sigma y pi son probablemente bastante fáciles de definir con precisión en términos de principios mecánicos cuánticos fundamentales como funciones de onda, armónicos esféricos y grupos de simetría con los que es más probable que un físico esté familiarizado. y que la dificultad es principalmente una cuestión de lenguaje más que una cuestión conceptual.

¿Existe una definición de enlaces sigma y pi que use un mínimo de jerga química (pero tanta jerga física como sea necesaria :-))? Indique cualquier suposición explícitamente; por ejemplo, los químicos hablan mucho sobre "orbitales" en un contexto multielectrónico, por lo que asumo que casi siempre trabajan en la aproximación Hartree-Fock y descuidan el entrelazamiento entre electrones (pero por favor corrija yo si me equivoco).

Adivina: los enlaces sigma son enlaces entre s ( ℓ = 0 ) orbitales, y los enlaces pi están entre pag ( ℓ = 1 ) orbitales. Esto sería compatible si también tienen enlaces delta entre d ( ℓ = 2 ) orbitales, aunque creo que los enlaces entre d Los electrones de valencia orbitales tienden a ser metálicos, por lo que el electrón no está tan localizado en el enlace. No tengo idea de cómo describen los enlaces orbitales mixtos (¿son esos iónicos?).
Todos los textos de química que he visto que discuten estos en realidad muestran qué orbitales están incluidos en el enlace en una imagen, y van de la mano con el comentario anterior.
@SeanE.Lake Sí, también hay enlaces delta de orbitales d e incluso enlaces phi de orbitales f.
@ SeanE.Lake ¿Qué es exactamente un "enlace entre orbitales [específicos]"?
@tparker se trata del orbital de valencia más externo que se llena en ambos átomos. Entonces los dobles enlaces en O 2 ambos serían enlaces pi, el H 2 enlace sería sigma. La pregunta es: ¿cómo llaman al vínculo en H 2 O entre dos s átomos orbitales y uno d uno orbital.
@SeanE.Lake: Considerando 2 pag orbitales atómicos en la molécula de oxígeno, hay un orbital de enlace sigma con dos electrones. Entonces hay dos orbitales pi enlazantes, con dos electrones cada uno. Luego hay dos orbitales pi antienlazantes, cada uno con un solo electrón (espín paralelo).

Respuestas (1)

Se trata de la simetría: los orbitales sigma no tienen un plano nodal que contenga el eje molecular, los enlaces pi tienen uno de esos planos, los delta tienen dos.

Entonces, dos orbitales atómicos p pueden formar un enlace sigma si son paralelos al enlace. Mira esta imagen:ingrese la descripción de la imagen aquí

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