Link Sigma: Como é formado, características e exemplos - Ciência - 2023

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o link sigma (representado como σ) é uma união do tipo covalente, que se caracteriza pelo compartilhamento de dois elétrons que ocorre entre um par de átomos para formar a referida ligação. Além disso, esse é um tipo de ligação simples, em que ambos os átomos são ligados por dois elétrons para formar uma ligação simples.

Quando dois ou mais átomos se combinam para dar origem a novos compostos moleculares, eles são unidos por dois tipos de ligações: iônica e covalente, cuja estrutura depende de como os elétrons são compartilhados entre os dois átomos envolvidos neste acoplamento.

A conexão gerada através dos elétrons é realizada graças à sobreposição dos orbitais que pertencem a cada átomo (por suas extremidades), entendendo como orbitais os espaços onde é mais provável localizar o elétron no átomo e que são definidos por densidade de elétrons.

Como se forma?

Normalmente, a ligação simples entre dois átomos é conhecida por ser equivalente a uma ligação única do tipo sigma.

Da mesma forma, essas ligações se originam devido à sobreposição ou sobreposição de forma frontal que ocorre entre as extremidades dos orbitais atômicos de dois átomos diferentes.

Esses átomos cujos orbitais se sobrepõem devem ser adjacentes uns aos outros, de modo que os elétrons individuais pertencentes a cada orbital atômico possam se ligar efetivamente e formar a ligação.

Daí o fato de que a distribuição eletrônica que se manifesta ou a localização da densidade eletrônica de cada superposição tem uma simetria cilíndrica em torno do eixo que ocorre entre as duas espécies atômicas ligadas.

Nesse caso, o chamado orbital sigma pode ser mais facilmente expresso em termos de ligações intramoleculares que se formam dentro das moléculas diatômicas, lembrando que também existem vários tipos de ligações sigma.

Os tipos de ligação sigma mais comumente observados são: d_z²+ d_z², s + p_z, p_z+ p_z e s + s; onde o subscrito z representa o eixo constituído pela ligação formada e cada letra (s, p e d) corresponde a um orbital.

Formação de ligações sigma em diferentes espécies químicas

Quando falamos em orbitais moleculares, nos referimos às regiões que acumulam a maior densidade de elétrons quando uma ligação desse tipo se forma entre diferentes moléculas, obtida pela combinação de orbitais atômicos.

Do ponto de vista da mecânica quântica, estudos inferiram que orbitais do tipo molecular que exibem comportamento simetricamente igual são na verdade combinados em misturas (hibridizações).

No entanto, o significado desta combinação de orbitais está intimamente relacionado às energias relativas manifestadas pelos orbitais de tipo molecular que são simetricamente semelhantes.

No caso de moléculas orgânicas, espécies cíclicas consistindo em uma ou mais estruturas em anel são freqüentemente observadas, as quais são frequentemente constituídas por um grande número de ligações do tipo sigma em conjunto com ligações do tipo pi (ligações múltiplas).

Na verdade, usando cálculos matemáticos simples, é possível determinar o número de ligações sigma presentes em uma espécie molecular.

Existem também casos de compostos de coordenação (com metais de transição), nos quais ligações múltiplas são combinadas com diferentes tipos de interações de ligações, bem como moléculas compostas por diferentes tipos de átomos (poliatômicos).

Caracteristicas

As ligações Sigma possuem características únicas que as diferenciam claramente de outros tipos de ligações covalentes (ligação pi), entre as quais está o fato de esse tipo de ligação ser a mais forte entre as ligações químicas da classe covalente.

Isso ocorre porque a sobreposição entre os orbitais ocorre diretamente, coaxialmente (ou linearmente) e frontalmente; ou seja, uma sobreposição máxima é obtida entre os orbitais.

Além disso, a distribuição eletrônica nessas junções concentra-se principalmente entre os núcleos das espécies atômicas que se combinam.

Esta sobreposição de orbitais sigma ocorre de três maneiras possíveis: entre um par de orbitais puros (s-s), entre um orbital puro e um tipo híbrido (s-sp), ou entre um par de orbitais híbridos (sp³- sp³).

A hibridação ocorre graças à mistura de orbitais de origem atômica de diferentes classes, sendo que o orbital híbrido resultante depende da quantidade de cada um dos tipos de orbitais de partida puros (por exemplo, sp³ = um orbital s puro + três orbitais tipo p puros).

Além disso, a ligação sigma pode existir de forma independente, bem como admitir livre movimento rotacional entre um par de átomos.

Exemplos

Como a ligação covalente é o tipo mais comum de ligação entre os átomos, a ligação sigma é encontrada em um grande número de espécies químicas, como pode ser visto a seguir.

Em moléculas de gás diatômico - como hidrogênio (H₂), oxigênio (O₂) e nitrogênio (N₂) - diferentes tipos de ligações podem ocorrer dependendo da hibridização dos átomos.

No caso do hidrogênio, há uma única ligação sigma unindo os dois átomos (H - H), porque cada átomo contribui com seu único elétron.

Por outro lado, no oxigênio molecular, os dois átomos estão ligados por uma ligação dupla (O = O) - ou seja, uma ligação sigma - e uma ligação pi, deixando cada átomo com três pares de elétrons restantes emparelhados.

Em vez disso, cada átomo de nitrogênio tem cinco elétrons em seu nível de energia mais externo (camada de valência), então eles são unidos por uma ligação tripla (N≡N), o que implica a presença de uma ligação sigma e duas ligações pi e um par de elétrons emparelhados em cada átomo.

Da mesma forma, ocorre em compostos do tipo cíclico com ligações simples ou múltiplas e em todos os tipos de moléculas cuja estrutura é constituída por ligações covalentes.

Referências

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