Inom kemi är sigma (σ)-bindningar kovalenta bindningar där elektrontätheten är mest koncentrerad längs den interna kärnaxeln av två kärnor. I nästan alla fall är sigma-obligationer enkelbindningar. Sigma-bindningar ska inte förväxlas med pi (π)-bindningar, som i allmänhet är svagare och inte förekommer längs den internukleära axeln.
Sigmabindningar uppstår längs den interna kärnaxeln hos två kärnor. Den internukleära axeln är den räta linjen som direkt förbinder kärnorna i två olika atomer. En sigmabindning bildas när elektrondensiteten koncentreras symmetriskt runt denna axel.
En förståelse av atomära orbitaler är nödvändig för att förstå grunderna för hur sigmabindningar kan bildas mellan atomer. Det enklaste exemplet på en sigmabindning kan hittas i överlappningen av s orbitaler i väte (H2). Överlappningen av en s- och ap-orbitaler kan också resultera i en sigmabindning, liksom överlappningen av två p-orbitaler. Även överlappningen av ap-orbital och en hybridiserad sp-orbital kan resultera i en sigma-bindning, så länge som elektrontätheten är koncentrerad kring atomernas interna kärnaxel.
Ett bra exempel på överlappning av en s orbital och ap orbital kan hittas i väteklorid (HCl). Diatomiskt brom (Br2) bildar en sigmabindning genom överlappning av två 4p-orbitaler. I den kemiska berylliumfluoriden (BeF2) bildas bindningarna genom överlappning av 2p-orbitaler i fluor med de stora loberna av sp-hybridorbitaler av beryllium.
När p-orbitaler överlappar bort från den internukleära axeln bildas en pi-bindning. Pi-bindningar är kovalenta bindningar som i allmänhet inte är lika starka som sigma-bindningar. De är oftast förknippade med dubbelbindningar och trippelbindningar.
Som en allmän regel består en dubbelbindning av en sigmabindning och en pi-bindning och en trippelbindning består av en sigmabindning och två pi-bindningar. Eftersom pi-bindningar i allmänhet är svagare, kommer dubbelbindningar att vara starkare än enkelbindningar, men den totala styrkan kommer att vara mindre än dubbelt så stark som enkelbindningen. En vanlig mnemonisk enhet som används av elever för att komma ihåg associeringen av sigma- och pi-bindningar till enkel- och multipla bindningar är ”sigma är singular och pi är plural.”
Den kemiska formaldehyden kan användas som ett exempel för att visa båda typerna av bindningar som finns i en enda molekyl. Tre sigma-bindningar finns i formaldehyd; det finns en mellan kol- och syreatomerna och en mellan varje väteatom och kolet. En pi-bindning finns också mellan kolet och syret men, till skillnad från de andra bindningarna, ligger den inte längs den inre kärnaxeln.