Uma ligação sigma ocorre sempre com a interpenetração de orbitais atômicos no mesmo eixo, independentemente do tipo de orbital (s ou p).
Quando um átomo de um elemento realiza uma ligação química com outro átomo, ambos adquirem estabilidade eletrônica (atingem a teoria do octeto, por exemplo). Essa teoria diz que, para um átomo tornar-se estável, ele deve atingir dois (como o hélio) ou oito elétrons (os outros gases nobres) na camada de valência.
Uma das ligações químicas que ocorrem entre os átomos é a chamada ligação covalente, na qual temos o compartilhamento de elétrons entre átomos com a tendência de ganhar elétrons (ametais ou H). A ligação estabelecida entre esses átomos ocorre quando um orbital semipreenchido de um interpenetra o orbital semipreenchido do outro. A junção desses dois orbitais origina um só orbital (orbital molecular), o que caracteriza a aquisição da estabilidade pelo fato de haver dois elétrons dentro desse orbital.
Quando a interpenetração dos orbitais ocorre no mesmo eixo, a ligação covalente é chamada de sigma. Esse tipo de ligação tem como sua maior representante a chamada ligação simples (?), mas ela também aparece nas ligações dupla (=) e tripla (≡), sendo uma ligação em cada caso. Sendo assim:
-
Ligação simples: 1 sigma
-
Ligação dupla: 1 sigma
-
Ligação tripla: 1 sigma
Sempre que houver uma ligação sigma representada em uma fórmula estrutural de uma substância, saberemos que houve uma interpenetração de orbitais no mesmo eixo. Veja três casos de ocorrência de ligação sigma:
1º) H2
H — H
O hidrogênio apresenta número atômico igual a 1 e sua distribuição eletrônica é: 1s¹. Dessa forma, ele é representado por meio da forma do orbital s:
H H
1s1 1s1
Representação de um orbital s Representação de um orbital s de outro H
Ao unir esses dois orbitais, eles interpenetram-se no mesmo eixo, havendo a formação do orbital molecular com dois elétrons do H2:
Representação da interpenetração de dois orbitais incompletos do tipo s
Observação: Como houve uma ligação sigma entre dois orbitais s, ela é chamada de sigma s-s.
2º) Cl2
Cl — Cl
O flúor apresenta número atômico 17 e tem a seguinte distribuição eletrônica:
1s2
2s2 2p6
3s2 3p5
Observamos que um orbital p está semipreenchido. Assim, cada Cl será representado pela forma de um orbital p na horizontal, pois a ligação que ocorre entre os dois Cl é sigma:
Cl Cl
1s2 1s2
2s2 2p6 2s2 2p6
3s2 3p5 3s2 3p5
Como os dois orbitais do cloro são iguais e fazem ligação sigma nesse exemplo, temos que a interpenetração aconteceu no mesmo eixo.
Representação da interpenetração de dois orbitais incompletos do tipo p
Observação: Como houve uma ligação sigma entre dois orbitais p, ela é chamada de sigma p-p.
3º) HCl
H — Cl
Como temos um H e um Cl e cada um deles já foi exposto nos exemplos anteriores, aqui o orbital s do H sofre interpenetração com o orbital p do Cl que está incompleto. Como a esfera não tem direção, pode-se afirmar que a hélice interpenetra-la-á no mesmo eixo (ligação sigma), formando um orbital molecular com dois elétrons:
H Cl
1s1 1s2
2s2 2p6
3s2 3p5
Representação da interpenetração de um orbital do tipo s e outro orbital do tipo p
Observação: Como houve uma ligação sigma entre um orbital s e outro orbital p, ela é chamada de sigma s-p.