Wiązania chemiczne tworzą się wtedy, gdy atomy łączą się ze sobą, aby uzyskać trwalszą, bardziej stabilną konfigurację elektronową. Dzieje się tak, ponieważ atomy dążą do osiągnięcia układu elektronów podobnego do konfiguracji gazów szlachetnych, czyli do tzw. reguły oktetu (lub dubletu w przypadku wodoru i helu).
Podczas zbliżania się atomów zaczynają na siebie oddziaływać ich elektrony walencyjne oraz jądra atomowe. Jeśli wypadkowa tych oddziaływań jest korzystna energetycznie, powstaje wiązanie chemiczne.
W zależności od sposobu, w jaki elektrony biorą udział w tworzeniu wiązania, wyróżnia się kilka podstawowych typów wiązań:
· Wiązanie jonowe powstaje wtedy, gdy jeden atom oddaje elektrony, a drugi je przyjmuje. W wyniku tego tworzą się jony o przeciwnych ładunkach, które przyciągają się elektrostatycznie. Przykładem jest chlorek sodu, w którym sód oddaje elektron chlorowi.
· Wiązanie kowalencyjne powstaje, gdy atomy wspólnie wykorzystują parę elektronową. Może to być para uwspólniona w równym stopniu (wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane, np. w cząsteczce O2) albo nierówno (wiązanie kowalencyjne spolaryzowane, np. w cząsteczce HCl).
· Wiązanie koordynacyjne (donorowo-akceptorowe) jest szczególnym przypadkiem wiązania kowalencyjnego, w którym para elektronowa pochodzi tylko od jednego atomu.
· Wiązanie metaliczne występuje w metalach i polega na tym, że dodatnie jony metalu są połączone wspólną chmurą zdelokalizowanych elektronów.
Powstawaniu wiązań zawsze towarzyszy obniżenie energii układu, dlatego połączenie atomów w cząsteczkę lub sieć krystaliczną jest energetycznie korzystniejsze niż istnienie atomów oddzielnie.
Wiązania sigma i pi to dwa rodzaje wiązań kowalencyjnych, które różnią się sposobem nakładania się orbitali atomowych.
Wiązanie sigma powstaje wtedy, gdy orbitale atomowe nakładają się wzdłuż osi łączącej jądra atomów, czyli „czołowo”. Gęstość elektronowa znajduje się wtedy na linii łączącej oba jądra. Jest to najsilniejszy i najbardziej trwały rodzaj wiązania kowalencyjnego. Każde pojedyncze wiązanie jest wiązaniem sigma.
Wiązanie pi powstaje w wyniku bocznego nałożenia się orbitali, najczęściej orbitali p. Chmura elektronowa znajduje się wtedy nad i pod osią łączącą jądra atomów. Wiązanie pi jest słabsze od wiązania sigma i występuje tylko razem z wiązaniem sigma.
Reasumując:
· wiązanie pojedyncze składa się z jednego wiązania sigma,
· wiązanie podwójne składa się z jednego wiązania sigma i jednego wiązania pi,
· wiązanie potrójne składa się z jednego wiązania sigma i dwóch wiązań pi.
Wiązanie sigma jest zawsze pierwszym wiązaniem powstającym między atomami, a wiązania pi powstają jako kolejne, gdy atomy mogą utworzyć więcej niż jedną wspólną parę elektronową.
