[高瞻自然科學教育資源平台] σ 鍵(Sigma bond)

國立高雄中學化學科龔自敬老師

化學上所謂的 σ 鍵(Sigma bond)是「共價」化學鍵的一種。由兩個相同或不相同的原子軌域沿軌域的對稱軸方向相互重疊而形成的共價鍵，便稱為 σ 鍵。

一般而言，σ 鍵對於共價鍵「鍵軸」之旋轉是具有對稱性的，依據這個說法，σ 鍵可能的形式包括：s+s、p_z+p_z、 s+p_z, 和d_z²+d_z²（此處 z 即代表鍵軸方向）。對兩相同原子的共價鍵而言，σ 軌域在這兩個原子間是沒有「波節平面」的。「σ」這個符號是希臘字母中的「s」，當我們順著共價鍵的鍵軸往下看，σ 鍵看起來就像「s」（圓球）軌域一樣。

通常 σ 鍵由於在軌域的重疊部分較多（頭對頭式重疊），所以是共價鍵中較強的一種，而 σ 鍵中的電子有時也被稱為「σ 電子」。一般的「單鍵」(single bond)都屬於 σ 鍵， 比如 C-H, O-H, N-H, C-C, C-Cl 等等。現在舉「丙烷」(C₃H₈) 為例，我們可描述丙烷分子中的共價鍵有：2 個 C-C「σ 鍵」和 8 個 C-H「σ 鍵」；一般的「雙鍵」(double bond) 中，含有一個 σ 鍵和一個 π 鍵；而一般的「參鍵」(triple bond)中，則含有一個 σ 鍵和二個 π 鍵。

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