TL;DR Torzní napětí si lze představit jako odpuzování způsobené elektrostatickými silami mezi elektrony v sousedních MO. Zatímco sterické napětí (známé také jako van der Waalsovo napětí) si můžeme představit jako odpuzování, když se dvě objemné skupiny, které k sobě nejsou přímo vázány, dostanou příliš blízko k sobě, a proto pro ně není dostatek místa.
Tady je podrobnější verze.
Torsní napětí
Uvažujme molekulu ethanu. Vazba C-C sigma může volně rotovat a v principu existuje nekonečný počet možných konformací. Významné jsou však pouze dvě, a to konformace šachovnicová a zatmění. Různé konformity se obvykle kreslí jako Newmanovy projekce, protože je lze snadno vzájemně porovnávat. Níže jsou uvedeny Newmanovy projekce pro zatmělou a staggerovanou konformaci:
Zatmělá konformace je nejstabilnější konformace, zatímco zatmělá konformace je nejméně stabilní konformace. Staggered konformer je přibližně $\mathrm{12~kJ~mol^{-1}}$ stabilnější než eclipsed konformer. Tento energetický rozdíl mezi tímto maximem a minimem je znám jako torzní bariéra.
Co je to tedy torzní deformace? Důvodem, proč má zatmělý konformer vyšší energii než ostatní konformery, je destabilizující elektrostatické odpuzování mezi elektronovými páry sigma vazeb C-H na obou uhlících. Kromě toho existuje také stabilizační vlastnost, která je větší v rozloženém konformeru. V rozloženém konformeru existuje konstruktivní orbitální interakce zahrnující vazebné a antivazebné MO sousedních H atomů. Výsledkem je hyperkonjugace, která sloučeninu stabilizuje.
Dva efekty, které jsem uvedl výše, se týkají torzního napětí. Torzní deformaci si tedy můžete představit jako deformaci, která je výsledkem působení elektrostatických sil.
Sterická deformace
Nyní uvažujme o butanu. Rotace vazby $\mathrm{C_2-C_3}$ sigma také vede k nekonečnému počtu možných konformerů. Existují však 4 hlavní konformery, které jsou uvedeny níže:
Jsou zde 2 typy zatmělých konformerů, které jsou nejméně stabilní z konformerů. Nejstabilnější z nich je známá jako zatmělá synforma. Syn forma má přibližně $\mathrm{20~kJ~mol^{-1}}$ vyšší energii než ustálený konformer. Důvodem může být částečně torzní napětí, protože mezi elektrony ve vazebných sigma orbitalech existuje odpuzování. Nicméně také to lze z velké části přičíst odpuzování dvou relativně objemných methylových skupin, protože se dostanou příliš blízko k sobě a není pro ně dostatek místa.
Toto odpuzování je známé jako sterické napětí. Sterické napětí lze tedy definovat jako odpuzování, ke kterému dochází, když se nevázané skupiny, které nejsou přímo vázány, k sobě příliš přiblíží. Toto odpuzování existuje pouze u objemných substituentů, jako jsou methylové nebo ethylové skupiny. V ethanu tedy sterická překážka neexistuje, protože atomy vodíku nejsou tak objemné.