Figura. Enlace Sigma en etano

La imagen presenta el enlace sigma, σ, como la unión central de una molécula de etano, C₂H₆. En el recuadro principal aparecen dos átomos de carbono, cada uno enlazado a tres átomos de hidrógeno. Entre ambos carbonos se observa una región azul alargada que representa la densidad electrónica compartida. Esta nube se forma por la superposición frontal de orbitales híbridos sp³ dirigidos uno hacia el otro. A diferencia de un enlace pi, cuya densidad electrónica se distribuye por encima y por debajo del eje internuclear, el enlace sigma concentra su nube alrededor de la línea imaginaria que une los dos núcleos de carbono.

La figura usa la comparación de un eje o un tornillo para explicar la rotación. Como la densidad del enlace sigma posee simetría cilíndrica respecto al eje C–C, uno de los grupos puede girar alrededor de ese eje sin que sea necesario romper el enlace. En el panel derecho se muestran dos modelos de bolas y palos del etano en orientaciones diferentes, unidos por una flecha circular. Esta flecha representa la rotación molecular y no una reacción química: los átomos continúan conectados de la misma manera, aunque cambia la posición espacial relativa de los hidrógenos y, por tanto, la conformación de la molécula.

El personaje y el recuadro amarillo resumen la idea central: los grupos unidos por un enlace sencillo pueden cambiar de orientación sin separarse. Sin embargo, la rotación no siempre es completamente libre, pues ciertas conformaciones presentan mayor energía debido a las repulsiones entre enlaces o grupos vecinos. En el etano, las conformaciones alternada y eclipsada son ejemplos de estas disposiciones. Así, la imagen permite relacionar la superposición frontal, la simetría de la densidad electrónica, la rotación alrededor del enlace C–C y la flexibilidad estructural característica de muchos alcanos y otras moléculas orgánicas comunes.