σ結合はなぜ原子間に一つずつしか存在できないのでしょうか？ 例えばC=C結合は１つのσ結合と１つのπ

σ結合はなぜ原子間に一つずつしか存在できないのでしょうか？
例えばC=C結合は１つのσ結合と１つのπ結合によって構成されますよね。
２つ目の結合もσ結合に出来ないんでしょうか？

No.3 回答者： EZWAY 回答日時： 2019/07/29 01:14

それはそういう風な理論体系で説明するからです。

たとえば、C=C二重結合であれば、sp2混成軌道がσ結合に使われることになり、混成に使われなかった2p軌道がπ軌道になると「解釈」しているから、その解釈をする限りにおいては、σ結合は２個の原子を最短距離でつなぐことになり、数学的にC-C間に２本のσ結合ができるようなことはありえないんです。Pauliの禁制律からしても、同じ空間に２個の軌道（σ結合に使われる軌道）が存在し、その両方が電子対で満たされるようなことは許されません。


しかしながら、別の考え方で混成をすべてsp3のようなものからなると考え、σ結合が曲がっていても構わないとする考え方もあります。しかし、現在はこういう考え方で説明されることはまずないでしょう。様々な実験事実をうまく説明するためには、はじめに述べた理論体系の方が優れているからです。

https://ja.wikipedia.org/wiki/曲がった結合
こちらに、ポーリングの考えとして紹介されているものが、二重結合を２本のσ結合とみなす考え方です。ちょっとしか書かれていませんけど。

No.2 回答者： doc_somday 回答日時： 2019/07/28 20:38

それは誤解で、二つの原子間を最短距離で結ぶ、つまり直線で結ぶ結合を「σ結合と呼ぶ」と定義しているのですから、複数あったら数学的な矛盾です。

２つ目の結合＞二つの等価な結合で表すことも可能で、σとπを混成させたτ軌道は位相は逆ですが二つの同じ形のバナナ型の軌道になります。

No.1 回答者： konjii 回答日時： 2019/07/28 14:04

１，５－ジヒドローナフタレンのx線回折を行うと

C=C結合も炭素は点でそれらの距離は約134 ｐｍで１つのσ結合と１つのπ結合などありません。
C-C結合（約154ｐｍ）より短いと言うだけです。
σ結合とかπ結合とかは科学者の妄想かも知れません。