3. 시그마 결합과 파이 결합

시그마 결합 (σ bonding)

: 시그마 결합 오비탈(σ bonding orbital)은 원자핵(nuclei)사이에 큰 전자 밀도(electron density)를 갖기 때문에 강한 결합을 형성하고 그에 따라 낮은 에너지 준위를 갖습니다. 반면 시그마 반결합 오비탈(σ* antibonding orbital)은 가리움 효과(shielding effect) 때문에 원자핵 사이에 포텐셜이 0인 결절 선(nodal line)이 존재하며 더 높은 에너지 준위를 갖습니다. 조금 더 자세한 내용은 1편에서 다루었습니다. 

파이 결합 (pi bonding)

: 파이 결합 오비탈(π bonding orbital)은 p 오비탈 두개가 만나는 과정을 상상하면 이해하기 편합니다. 두 개의 p 오비탈이 결합하면서 보강간섭(constructive interaction)을 통해 분자 오비탈을 형성하면 그것을 파이 결합(π bonding)이라고 합니다. 하지만 이때 결절 점(node point)이 존재하게 되어 시그마 결합 오비탈(σ)과 비교했을 때는 조금 더 높은 에너지 준위를 갖게 됩니다. 파이 반결합 오비탈(π* antibonding orbital)은 가리움 효과의 크기가 시그마 반결합 오비탈(σ*)보다 상대적으로 작기 때문에 상대적으로 낮은 에너지 준위를 갖습니다. 

산소 분자의 분자 오비탈

: 위의 이론을 적용해보면 산소 분자의 2p 오비탈의 구성(configuration)이 어떻게 되어 있는지 잘 이해할 수 있습니다 :)

 

참고자료: www.quora.com/Why-are-sigma-anti-bonding-orbitals-higher-in-energy-than-pi-anti-bonding-orbitals