π-π相互作用とπ結合の違い

質問

π-π相互作用やπ結合は、両方ともπ軌道が関係している働きだとは思いますがその違いがわかりません。

π-π相互作用はグラファイト間や芳香族化合物間に働く力のようですが、Wikipediaで調べてみるとπ-π相互作用は「2つの芳香環がコインを積み重ねたような配置で安定化する傾向がある」とあります。これは結合ではなくてファンデルワールス力のような働きによって？結合をせずに安定するようです。

一方π結合はp_z軌道が重なり合って一つの電子を共有している状態、とあります。
二つの働きはどちらともπ電子が関与しているようですが、どうして一方は結合をせずに分子間を安定させる働きをし、もう一方は結合をつくるのでしょうか。

ご教示お願いします。

回答No.2

org1

π結合は共有結合です。
すなわち２原子間で電子対を共有します
この時共有する電子対が一対であれば
σ結合となり強固に結合します
２対～３対になると，簡単に言えば反発して一所に収容できず
一対のσ結合と１～２対のπ結合を生じます
π結合は互いの原子核から離れて存在する確率が高いため
結合は切れやすく，一般に反応性に富んでいます
付加反応などはこの典型的な例で
π結合のみが切れ，σ結合が残ったものと言えます

π-π相互作用は
上記のように形成された分子
その分子間に働く作用で分子間力の一種です
π結合は前述の通り弱い結合ですから
原子核からゆるく支配され
比較的広い空間を占めます
従って確率論的に電子の偏りが期待され，
結果として双極子となって互いに引き合うのです
これをπ-π相互作用といいます

回答No.1

noname#160321

おっしゃっているグラファイトのπ-π相互作用はグラファイトの層状構造において層と層との間の相互作用になります。
↓のオレンジとブルーの層の間に働く力ですね。
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Graphite-layers-side-3D-balls.png
この層間は335pm(ピコメ－ター)≡3.35Å離れており、ベンゼン環型の層内の炭素-炭素距離142pm≡1.42Åとはかなり性質が違います。
グラファイトに「潤滑剤」としての作用があるのはこの層間に水が入っているためで、宇宙空間では使用出来ません。
また様々な原子やイオンをこの層間に入れることができ、インターカレーションと呼ばれます。