Кіріспе
Химиялық байланыстың түрі
Химияда пи байланыстары (π байланыстары) – ковалентті химиялық байланыстар, олардың әрқайсысында бір атомның орбиталының екі лобы екінші атомның орбиталының екі лобымен жабысады, және бұл жабысу бүйірлік бағытта жүзеге асады. Осы атомдық орбиталдардың әрқайсысы екі байланысқан ядродан өтетін ортақ түйіндік жазықтықта электрон тығыздығының нөлдік мәніне ие. Бұл жазықтық сонымен қатар пи байланысының молекулалық орбиталы үшін де түйіндік жазықтық болып табылады. Пи байланыстары қос және үштік байланыстарда қалыптаса алады, бірақ көп жағдайда бірлік байланыстарда қалыптаспайды. Олардың атауындағы грек әрпі π p орбиталдарымен байланысты, себебі пи байланысының орбитальдық симметриясы байланыс осі бойынан қарағанда p орбиталының симметриясына сәйкес келеді. Осы типтегі байланыстың кең таралған түрі p орбиталдарын қамтиды, бірақ d орбиталдары да пи байланысына қатысады. Соңғы режим металл-металл көптік байланысының негізін құрайды.
Қасиеттері
Пи байланыстары сигма байланыстарына қарағанда әдетте әлсіз болады. Бір сигма және бір пи байланысынан тұратын C-C қос байланысының байланыс энергиясы, C-C бір байланысының екі есе аз болады, бұл пи байланысының қосымша тұрақтылығы сигма байланысының тұрақтылығынан төмен екенін көрсетеді. Кванттық механика тұрғысынан, бұл байланыстың әлсіздігі, құрауыш p орбиталдарының параллель бағытының салдарынан, бір-бірімен айтарлықтай аз жабысуымен түсіндіріледі. Бұл, байланысқан атомдардың ядролары арасында тікелей байланысу орбиталдарын құрайтын және үлкен жабысуға және күшті сигма байланысына әкелетін сигма байланыстарынан өзгеше. Пи байланыстары атомдық орбиталдардың екі нүктеде жанасуынан пайда болады. Пи байланыстары сигма байланыстарына қарағанда көбірек тараған байланыстар болып табылады. Пи байланыстарындағы электрондар кейде пи-электрон деп аталады. Пи байланысымен байланысқан молекулалық фрагменттер, пи байланысын бұзбай, сол байланыс бойынша айнала алмайды, себебі айналу құрауыш p орбиталдарының параллель бағытын жоюды қажет етеді. Гомоядролық диатомдық молекулалар үшін байланысқан π молекулалық орбитальдарда байланысқан атомдар арқылы өтетін бір ғана түйіндік жазықтық болады, ал байланысқан атомдар арасында түйіндік жазықтықтар жоқ. Сәйкес антибайланыс немесе π* ("пи жұлдызы") молекулалық орбиталы осы екі байланысқан атомдар арасындағы қосымша түйіндік жазықтықпен сипатталады.
Ерекше жағдайлар
Пи байланысы екі атом арасында, олардың арасындағы сигма байланыстың жалпы әсері болмаған жағдайда қалыптасуы мүмкін. Кейбір металл кешендерінде металл атомы мен алкин және алкеннің пи-байланысқа қатысатын антибайланыс орбиталдары арасындағы өзара әрекеттесу пи байланыстарын құрайды. Екі атом арасындағы көптік байланыстардың кейбір жағдайларында, сигма байланыс мүлдем болмайды, тек пи байланыстар ғана болады. Мысалдарға дижерон гексакарбонилі (Fe2(CO)6), дикарбон (C2) және диборан(2) (B2H2) жатады. Бұл қосылыстарда орталық байланыс тек пи байланысынан тұрады, себебі сигма байланысының өзімен бірге сигма антибайланыс орбиталы болады. Бұл қосылыстар пи байланысын талдау үшін есептеу модельдері ретінде қолданылды, нәтижесінде орбиталық жабысудың максималды деңгейіне жету үшін байланыс қашықтығы күтілгеннен әлдеқайда қысқа екені анықталды.