Orbitale są definiowane przez zestaw funkcji falowych. W związku z tym, gdy dwa orbitale nachodzą na siebie, mogą one albo przeszkadzać konstruktywnie (wiązanie), albo destruktywnie (przeciwdziałanie wiązaniu).

Weźmy dwa orbitale pz nakładające się na siebie. Musisz zrozumieć, że orbitale p wyglądają jak hantle. Jedna strona hantli to +, a druga -.

Jeśli - spotyka się - mamy konstruktywne nakładanie się. Jeśli - spotyka się +, mamy destrukcyjne nakładanie się.

Pierwsza daje orbital wiążący ($ \ sigma $), a druga orbital antybakteryjny ($ \ sigma * $).

W zależności na cząsteczce często jest energetycznie korzystne bycie w stanie wiążącym, stąd orbitale wiążące mają mniejszą energię niż ich przeciwwiązaniowe odpowiedniki.

Prawidłowa odpowiedź na twoje pytanie wymagałaby co najmniej semestru chemii fizycznej. Chciałbym poruszyć kilka kwestii (bardzo luźno):

• Wiemy z mechaniki kwantowej, że elektrony mają pewne właściwości, które są połączone w coś, co nazywa się funkcją falową. Matematycznie funkcje falowe mogą być złożone (tj. Mieć składowe rzeczywiste i urojone). Niemożliwe jest „zobaczenie” wielkości złożonych. Musi więc być coś jeszcze.
• W rzeczywistości jedyną rzeczą, którą możemy „zobaczyć”, jest gęstość elektronów, a gęstość elektronów atomu jest kulista. Gęstość elektronów jest kwadratem (właściwie zespolonym modułem) funkcji falowej, a więc możliwym zbiorem (być może urojonych) funkcji falowych są „ sferyczne harmoniczne” (s, p, d, .. .funkcje)

Jedynym systemem, który ma rozwiązanie analityczne, jest równanie Schroedingera dla atomu podobnego do wodoru.

A więc co się stanie, jeśli „wpychamy” dwa lub więcej atomów razem, aby stworzyć cząsteczkę? Czy istnieje rozwiązanie analityczne dla cząsteczek, które daje sigma, pi itd.? Nie. Ale możemy spróbować dokonać przybliżenia, zwanego liniową kombinacją orbitali atomowych (s, p, d ...), aby otrzymać orbitale molekularne (LCAO-MO)

Wiązania sigma i pi (i anty wiązania) są „podstawą” lub reprezentacją cząsteczek, które tworzymy z rzeczy, o których wiemy wszystko, orbitali atomowych atomu podobnego do wodoru.

W grubej analogii, gdy oglądamy telewizję, Piksele na ekranie stanowią „zestaw bazowy”, który indywidualnie można zmienić na czerwony, zielony, niebieski. Ich połączenie daje obraz tego, co myślisz, co widzisz na ekranie (adres o stanie państwa, mecz piłki nożnej itp.)

Prosty fakt: dwa oddzielone atomy wyglądają jak kule. Jeśli są zepchnięte razem, ich gęstość elektronów tworzy kształt hantli. Nie możesz spojrzeć na gęstość elektronów i dostrzec cechy sigma i pi. Nie ma czegoś takiego jak „hybrydyzacja” w celu utworzenia sp, sp2, sp3… Są to wygodne „kłamstwa” (liniowe kombinacje prymitywnych orbitali atomowych), które czasami przeszkadzają w czymś tak bardzo prostym: elektrony atomu A są przyciągane do protonów w elektronie B i na odwrót. (Jest to niewielkie zakrzywienie prawdy, ponieważ elektrony są wspólne dla obu. Ale możliwe jest zidentyfikowanie basenów atomowych, zobacz teorię kwantową atomów w cząsteczkach)

Ale postępując zgodnie z konwencjonalnym wyjaśnieniem: elektrony Najpierw „wejdź” w orbitale wiążące (np. wiązania sigma), ponieważ wiązania sigma zwykle wyglądają bardziej jak s orbitale atomowe. Orbitale atomowe skupiają się głównie na jądrze, a ponieważ elektrony i protony mają atrakcyjne oddziaływanie, to jest to konfiguracja o najniższej energii.