Rozdiel medzi teóriou molekulárnej orbitálnej a hybridizačnej teórie

kľúčový rozdiel medzi teóriou molekulárnej orbitálnej dráhy a teóriou hybridizácie je to molekulárna orbitálna teória popisuje tvorbu väzbových a protiväzbových orbitálov, zatiaľ čo hybridizačná teória popisuje tvorbu hybridných orbitálov.

Existujú rôzne teórie vyvinuté na určenie elektronických a orbitálnych štruktúr molekúl. Teória VSEPR, Lewisova teória, teória valenčných väzieb, teória hybridizácie a molekulárna orbitálna teória sú také dôležité teórie. Najprijateľnejšia teória z nich je molekulárna orbitálna teória.

OBSAH

1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je to molekulárna orbitálna teória 
3. Čo je to hybridizačná teória
4. Porovnanie bok po boku - teória molekulovej obežnej dráhy verzus hybridizačná teória
5. Zhrnutie

Čo je to molekulárna orbitálna teória?

Molekulárna orbitálna teória je technika opisujúca elektronickú štruktúru molekúl pomocou kvantovej mechaniky. Je to najproduktívnejší spôsob vysvetlenia chemickej väzby v molekulách. Poďme diskutovať o tejto teórii podrobne.

Najprv musíme vedieť, aké sú molekulárne orbitály. Chemická väzba sa vytvára medzi dvoma atómami, keď čistá príťažlivá sila medzi dvoma atómovými atómami a elektrónmi medzi nimi presiahne elektrostatické odpudenie medzi dvoma atómovými atómami. V zásade to znamená, že atraktívne sily medzi dvoma atómami by mali byť vyššie ako odpudivé sily medzi týmito dvoma atómami. Elektróny tu musia existovať v oblasti nazývanej „väzbová oblasť“, aby vytvorili túto chemickú väzbu. Ak nie, elektróny budú v „anti-väzbovej oblasti“, ktorá pomôže odpudivej sile medzi atómami.

Ak sú však požiadavky splnené a medzi dvoma atómami sa vytvorí chemická väzba, potom sa zodpovedajúce orbitaly zapojené do väzby nazývajú molekulárne orbitaly. Tu môžeme začať dvoma orbitálmi dvoch atómov a nakoniec jedným orbitálom (molekulárnym orbitálom), ktorý patrí k obidvom atómom.

Podľa kvantovej mechaniky sa atómové orbitály nemôžu objaviť alebo zmiznúť podľa vlastného želania. Keď obežné dráhy interagujú navzájom, majú tendenciu zodpovedajúcim spôsobom meniť svoje tvary. Podľa kvantovej mechaniky však môžu meniť tvar, ale musia mať rovnaký počet obežných dráh. Potom musíme nájsť chýbajúci orbitál. V dôsledku kombinácie dvoch atómových orbitálov vo fáze je väzbový orbitál, zatiaľ čo mimofázová kombinácia vytvára protiväzbový orbitál..

Obrázok 01: Molekulárny orbitálny diagram

Väzbové elektróny zaberajú väzbový orbitál, zatiaľ čo elektróny v anti-väzbovom obežníku sa nepodieľajú na tvorbe väzby. Tieto elektróny sú skôr aktívne proti vytváraniu chemickej väzby. Väzbový orbitál má nižšiu potenciálnu energiu ako protiväzbový orbitál. Ak vezmeme do úvahy sigma väzbu, označenie pre väzbu orbitálu je σ a anti-bonding orbital je σ *. Túto teóriu môžeme použiť na opis štruktúry zložitých molekúl na vysvetlenie, prečo niektoré molekuly neexistujú (t. J₂) a poradie väzieb molekúl. Tento opis teda stručne vysvetľuje základy molekulárnej orbitálnej teórie.

Čo je to hybridizačná teória?

Hybridizačná teória je technika, ktorú používame na opis orbitálnej štruktúry molekuly. Hybridizácia je tvorba hybridných orbitálov zmiešaním dvoch alebo viacerých atómových orbitálov. Orientácia týchto orbitálov určuje geometriu molekuly. Je to rozšírenie teórie valenčných väzieb.

Pred vytvorením atómových obežných dráh majú rôzne energie, ale po vytvorení majú všetky obežné dráhy rovnakú energiu. Napríklad atómový orbitál a atómový orbitál sa môžu kombinovať, aby vytvorili dve špióny orbitálu. Atómové orbitaly s a p majú rôzne energie (energia s < energy of p). But after the hybridization, it forms two sp orbitals which have the same energy, and this energy lies between the energies of individual s and p atomic orbital energies. Moreover, this sp hybrid orbital has 50% s orbital characteristics and 50% p orbital characteristics.

Obrázok 02: Väzba medzi hybridnými orbitálmi uhlíkového atómu a s orbitálmi atómov vodíka

Myšlienka hybridizácie sa prvýkrát dostala do diskusie, pretože vedci zistili, že teória valenčných väzieb nedokázala správne predpovedať štruktúru niektorých molekúl, ako je CH.₄. Aj keď má atóm uhlíka podľa svojej elektrónovej konfigurácie iba dva nepárové elektróny, môže tvoriť štyri kovalentné väzby. Na vytvorenie štyroch väzieb musia existovať štyri nepárové elektróny.

Jediným spôsobom, ako dokázali vysvetliť tento jav, bolo myslieť si, že obežné atómy atómu uhlíka sa navzájom spájajú a vytvárajú nové orbitaly nazývané hybridné orbitaly, ktoré majú rovnakú energiu. Tu jedna s + tri p dáva 4 sp³ orbitálov. Elektróny preto vyplňujú tieto hybridné orbitaly rovnomerne (jeden elektrón na hybridný orbitál), pričom sa riadia Hundovou vládou. Potom sú tu štyri elektróny na vytvorenie štyroch kovalentných väzieb so štyrmi atómami vodíka.

Aký je rozdiel medzi teóriou molekulárnej obežnej dráhy a hybridizačnou teóriou?

Molekulárna orbitálna teória je technika opisujúca elektronickú štruktúru molekúl pomocou kvantovej mechaniky. Hybridizačná teória je technika, ktorú používame na opis orbitálnej štruktúry molekuly. Kľúčový rozdiel medzi teóriou molekulárnej obežnej dráhy a hybridizačnou teóriou je v tom, že molekulárna orbitálna teória popisuje tvorbu väzbových a protiväzbových orbitálov, zatiaľ čo hybridizačná teória popisuje vznik hybridných orbitálov..

Okrem toho podľa molekulárnej orbitálnej teórie nové orbitálne formy zo zmiešania atómových orbitálov dvoch atómov, zatiaľ čo v teórii hybridizácie, nové orbitálne formy tvoria zmiešanie atómových orbitálov toho istého atómu. Preto je to ďalší rozdiel medzi teóriou molekulárnej orbitálnej dráhy a teóriou hybridizácie.

Zhrnutie - Molekulárna orbitálna teória vs. hybridizačná teória

Teória molekulárnej orbitálnej aj hybridizačnej teórie je dôležitá pri určovaní štruktúry molekuly. Kľúčový rozdiel medzi teóriou molekulárnej orbitálnej dráhy a teóriou hybridizácie spočíva v tom, že molekulárna orbitálna teória popisuje tvorbu väzbových a protiväzbových orbitálov, zatiaľ čo hybridizačná teória popisuje tvorbu hybridných orbitálov..

referencie:

1. "hybridizácia". Chémia LibreTexts, Libretexts, 5. júna 2019, k dispozícii tu.

S láskavým dovolením:

1. „O2MolecularDiagramCR“ od TCReuter - Vlastné dielo (CC BY-SA 4.0) cez Commons Wikimedia
2. „Ch4 hybridizácia“ od K. Aainsqatsiho na anglickej Wikipédii (Pôvodný text: K. Aainsqatsi) - vlastné dielo (Pôvodný text: self-made) (Public Domain) prostredníctvom Commons Wikimedia