В химии одинарная связь — это химическая связь между двумя атомами , включающая два валентных электрона . То есть, атомы делят одну пару электронов , где образуется связь. [1] Таким образом, одинарная связь — это тип ковалентной связи . При совместном использовании каждый из двух вовлеченных электронов больше не находится в единоличном владении орбиталью , на которой он возник. Вместо этого оба электрона проводят время на любой из орбиталей, которые перекрываются в процессе связывания. Как структура Льюиса , одинарная связь обозначается как AːA или AA, для которой A представляет элемент. [2] В первом представлении каждая точка представляет общий электрон, а во втором представлении полоса представляет оба электрона, общих в одинарной связи.
Ковалентная связь может быть также двойной или тройной связью . Одинарная связь слабее, чем двойная или тройная связь. Эту разницу в прочности можно объяснить, изучив компоненты связей, из которых состоит каждый из этих типов ковалентных связей (Moore, Stanitski, and Jurs 393).
Обычно одинарная связь является сигма-связью . Исключением является связь в диборе , которая является пи-связью . Напротив, двойная связь состоит из одной сигма-связи и одной пи-связи, а тройная связь состоит из одной сигма-связи и двух пи-связей (Мур, Станицкий и Юрс 396). Количество компонентных связей определяет разницу в прочности. Само собой разумеется, что одинарная связь является самой слабой из трех, поскольку она состоит только из сигма-связи, а двойная связь или тройная связь состоят не только из этого типа компонентной связи, но и, по крайней мере, из одной дополнительной связи.
Одинарная связь обладает способностью к вращению, свойством, которым не обладают двойная связь или тройная связь. Структура пи-связей не допускает вращения (по крайней мере, при 298 К), поэтому двойная связь и тройная связь, содержащие пи-связи, удерживаются благодаря этому свойству. Сигма-связь не столь ограничительна, и одинарная связь способна вращаться, используя сигма-связь в качестве оси вращения (Moore, Stanitski, and Jurs 396-397).
Другое сравнение свойств можно провести по длине связи. Одинарные связи являются самыми длинными из трех типов ковалентных связей, поскольку межатомное притяжение больше в двух других типах, двойных и тройных. Увеличение компонентных связей является причиной этого увеличения притяжения, поскольку больше электронов делится между связанными атомами (Moore, Stanitski и Jurs 343).
Одинарные связи часто встречаются в двухатомных молекулах . Примерами такого использования одинарных связей являются H 2 , F 2 и HCl .
Одинарные связи также наблюдаются в молекулах, состоящих из более чем двух атомов. Примеры такого использования одинарных связей включают:
Одинарная связь появляется даже в таких сложных молекулах, как углеводороды, более крупные, чем метан. Тип ковалентной связи в углеводородах чрезвычайно важен в номенклатуре этих молекул. Углеводороды, содержащие только одинарные связи, называются алканами (Мур, Станицкий и Юрс 334). Названия конкретных молекул, которые принадлежат к этой группе, заканчиваются суффиксом -ан . Примерами являются этан , 2-метилбутан и циклопентан (Мур, Станицкий и Юрс 335).