Erinevus molekulaarse orbitaalteooria ja hübridisatsiooni teooria vahel
Share
võtme erinevus molekulaarse orbitaalteooria ja hübridisatsiooniteooria vahel on see molekulaarorbitaalteooria kirjeldab sidumis- ja sidumisvastaste orbitaalide moodustumist, samas kui hübridisatsiooniteooria kirjeldab hübriidorbitaalide moodustumist.
Molekulide elektrooniliste ja orbitaalstruktuuride määramiseks on välja töötatud erinevad teooriad. VSEPR-teooria, Lewise teooria, valentssidemete teooria, hübridisatsiooniteooria ja molekulaarse orbitaalteooria on sellised olulised teooriad. Neist kõige vastuvõetavam teooria on molekulaarse orbitaalteooria.
SISU
1. Ülevaade ja peamised erinevused
2. Mis on molekulaarse orbitaalteooria
3. Mis on hübridisatsiooni teooria
4. Kõrvuti võrdlus - molekulaarsete orbitaalide teooria vs hübridisatsiooni teooria
5. Kokkuvõte
Mis on molekulaarse orbitaalteooria?
Molekulaarse orbitaalteooria on meetod molekulide elektroonilise struktuuri kirjeldamiseks kvantmehaanika abil. See on kõige produktiivsem viis molekulide keemilise sidumise selgitamiseks. Arutagem seda teooriat üksikasjalikult.
Esiteks peame teadma, mis on molekulaarsed orbitaalid. Keemiline side moodustub kahe aatomi vahel siis, kui kahe aatomituuma ja nende vahel olevate elektronide vaheline ligitõmbejõud ületab kahe aatomituuma vahelise elektrostaatilise tõrke. Põhimõtteliselt tähendab see, et kahe aatomi vahelised atraktiivsed jõud peaksid olema suuremad kui nende kahe aatomi vahelised tõrjuvad jõud. Selle keemilise sideme moodustamiseks peavad elektronid eksisteerima piirkonnas, mida nimetatakse sidumispiirkonnaks. Kui ei, siis asuvad elektronid „seondumisvastases piirkonnas”, mis aitab aatomite vahel tõrjuda.
Kui aga nõuded on täidetud ja kahe aatomi vahel moodustub keemiline side, nimetatakse vastavaid sidumisega seotud orbitaale molekulaarseteks orbitaalideks. Siin saame alustada kahe aatomiga kahe orbitaaliga ja lõpetada ühe orbitaaliga (molekulaarne orbitaal), mis kuulub mõlemasse aatomisse.
Kvantmehaanika kohaselt ei saa aatomorbitaalid ilmuda ega kaduda, nagu me soovime. Orbitaalide üksteisega suheldes kipuvad nad vastavalt oma kuju muutma. Kuid kvantmehaanika järgi on neil vabad kuju muuta, kuid neil peab olema sama arv orbitaale. Siis peame leidma puuduva orbitaali. Kahe aatomi orbitaali faasiline kombinatsioon muudab siin ühendava orbitaali, samal ajal kui faasiväline kombinatsioon moodustab anti-sideme orbitaali.
Joonis 01: Molekulaarse orbitaaldiagramm
Sidumiselektronid hõivavad siduva orbitaali, samas kui sidumisvastases orbitaalis olevad elektronid ei osale sideme moodustumisel. Pigem on need elektronid aktiivselt keemilise sideme moodustumise vastu. Siduval orbitaalil on madalam potentsiaalne energia kui liimimisvastasel orbitaalil. Kui arvestada sigma-sidet, on orbitaali sidumise tähiseks σ ja anti-sidestavaks orbitaliks σ *. Selle teooria abil võime kirjeldada keerukate molekulide struktuuri, et selgitada, miks mõnda molekuli pole (s.o He2) ja molekulide sidemete järjekord. Seega selgitab see kirjeldus põgusalt molekulaarse orbitaalteooria aluseid.
Mis on hübridisatsiooni teooria?
Hübridisatsiooniteooria on tehnika, mida kasutame molekuli orbitaalse struktuuri kirjeldamiseks. Hübridisatsioon on hübriidorbitaalide moodustamine kahe või enama aatomorbitaali segamise teel. Nende orbitaalide orientatsioon määrab molekuli geomeetria. See on valentssideme teooria laiendus.
Enne aatomorbitaalide moodustumist on neil erinevad energiad, kuid pärast moodustumist on kõigil orbitaalidel sama energia. Näiteks s-aatomiline orbitaal ja p-aatomiline orbitaal võivad ühendada, moodustades kaks sp-orbitaali. S ja p aatomi orbitaalidel on erinevad energiad (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.
Joonis 02: Side süsinikuaatomi hübriidorbitaalide ja vesinikuaatomite s-orbitaalide vahel
Hübridisatsiooni idee astus kõigepealt arutellu, kuna teadlased täheldasid, et valentssideme teooria ei suutnud mõne molekuli, näiteks CH, struktuuri õigesti ennustada4. Ehkki süsinikuaatomil on vastavalt elektronide konfiguratsioonile ainult kaks paarita elektroni, võib see moodustada neli kovalentset sidet. Nelja sideme moodustamiseks peab olema neli paarimata elektroni.
Ainus viis, kuidas nad seda nähtust seletasid, oli mõelda, et süsinikuaatomi s ja p orbitaalid sulanduvad üksteisega, moodustades uued orbiidid, mida nimetatakse hübriidorbitaalideks, millel on sama energia. Siin annab üks s + kolm p 4 sp-d3 orbitaalid. Seetõttu täidavad elektronid neid hübriidorbitaale ühtlaselt (üks elektron hübriidorbitaali kohta), järgides Hundi reeglit. Siis on neli elektroni nelja vesinikuaatomiga kovalentse sideme moodustamiseks.
Mis vahe on molekulaarse orbitaalteooria ja hübridisatsiooni teooria vahel?
Molekulaarse orbitaalteooria on meetod molekulide elektroonilise struktuuri kirjeldamiseks kvantmehaanika abil. Hübridisatsiooniteooria on tehnika, mida kasutame molekuli orbitaalse struktuuri kirjeldamiseks. Niisiis, peamine erinevus molekulaarse orbitaalteooria ja hübridisatsiooniteooria vahel on see, et molekulaarse orbitaalteooria kirjeldab sidumis- ja sidumisvastaste orbitaalide moodustumist, samas kui hübridisatsiooniteooria kirjeldab hübriidorbitaalide teket..
Lisaks sellele, vastavalt molekulaarsele orbitaalteooriale, moodustuvad uued orbitaalvormid kahe aatomi aatomorbitaalide segunemisel, samas kui hübridisatsiooniteoorias moodustavad uued orbitaalvormid sama aatomi aatomorbitaalide segunemise. Seetõttu on see teine erinevus molekulaarse orbitaalteooria ja hübridisatsiooni teooria vahel.
Kokkuvõte - molekulaarse orbitaalteooria vs hübridisatsiooni teooria
Nii molekulide orbitaalteooria kui ka hübridisatsiooni teooria on olulised molekuli struktuuri määramisel. Peamine erinevus molekulaarse orbitaalteooria ja hübridisatsiooniteooria vahel on see, et molekulaarse orbitaalteooria kirjeldab sidumis- ja sidumisvastaste orbitaalide moodustumist, samas kui hübridisatsiooniteooria kirjeldab hübriidorbitaalide teket..
Viide:
1. Hübridisatsioon. Keemia LibreTexts, Libretexts, 5. juuni 2019, saadaval siin.
Pilt viisakalt:
1. TCReuter - O2MolecularDiagramCR - enda töö (CC BY-SA 4.0) Commonsi Wikimedia kaudu
2. K. Aainsqatsi “Ch4 hübridisatsioon” ingliskeelses Vikipeedias (Algtekst: K. Aainsqatsi) - Omatöö (Algtekst: isetehtud) (Avalik omand) Commonsis Wikimedia
