Molekulové orbitaly, vazby σ a π
Z první podkapitoly už víš, že každý atom má svoje elektrony v atomových orbitalech. Pokud spolu dva atomy vytvoří vazbu, tak spojením těchto orbitalů vznikají molekulové orbitaly. Ty jsou pak obsazovány elektrony, které vazbu zprostředkovávají. Nejprve opět jednoduchý příklad - molekula vodíku (\mathrm{H}_2).
Každý atom vodíku má jeden elektron v orbitalu 1s. Při vzniku vodíkové molekuly dojde ke kombinaci těchto orbitalů a vzniku tzv. vazebného molekulového orbitalu. Ten svým tvarem trochu připomíná dvě koule sloučené do sebe. Tento typ orbitalu se označuje řeckým písmenem \boldsymbol{\sigma} (čti sigma) a největší hustota výskytu elektronů je v tomto případě na spojnici jader atomů.
Vodíková molekula \mathrm{H}_{2} byla poměrně jednoduchý příklad, kde docházelo pouze ke kombinaci dvou orbitalů 1 \mathrm{~s}. Orbital s je koule, proto má pouze jednu možnost, jak může být orientován, a tudíž spojením dvou orbitalů s může vzniknout pouze jediný vazebný molekulový orbital. V molekulách jako \mathrm{O}_{2} a \mathrm{N}_{2} jsou však pro zprostředkování vazby využívány i elektrony z orbitalů p. Orbital p má tři možné prostorové orientace -p_{x^{\prime}} p_{y} a p_{z^{\prime}}
Pokud zkombinuješ dva orbitaly \mathrm{p}_{\mathrm{x}}, vznikne ti orbital, který bude vypadat takto:
Jak vidíš, největší hustota výskytu elektronů je zase na spojnici jader, takže půjde také o orbital typu \sigma.
Pokud budou dva atomy ke zprostředkovávání vazeb využívat i elektrony z orbitalů p_{y} a p_{z^{\prime}} bude samozřejmě docházet ke kombinaci dvou orbitalů \mathrm{p}_{y^{\prime}} případně dvou orbitalů \mathrm{p}_{z}. Takto vzniklé molekulové orbitaly budou vypadat následovně.
Takto vzniklé molekulové orbitaly mají největší hustotu výskytu elektronů mimo spojnici jader a říká se jim molekulové orbitaly typu \pi.
Pokud je vazba zprostředkovávána pouze molekulovým orbitalem \sigma, říká se jí také \boldsymbol{\sigma}-vazba a je pevnější a delší než vazby, které by byly zprostředkovány pouze orbitalem \pi. Pokud vazbu zároveň s orbitalem \sigma zprostředkovává také jeden nebo dva orbitaly \pi, bude vazba dvojná, respektive trojná. Přítomnost \pi-orbitalů vazbu zkracuje a zpevňuje.
Aby bylo jasné, která vazba je která, vrátím se k již zmíněným molekulám \mathrm{O}_{2} a \mathrm{N}_{2} :
