Ero molekyyliorbitaaliteorian ja hybridisaatioteorian välillä

avainero molekyyliorbitaaliteorian ja hybridisaatioteorian välillä on molekyyliorbitaaliteoria kuvaa sidos- ja anti-sidosorbitaalien muodostumista, kun taas hybridisaatioteoria kuvaa hybridiorbitaalien muodostumista.

Molekyylien elektronisten ja kiertoradan rakenteiden määrittämiseksi on kehitetty erilaisia ​​teorioita. VSEPR-teoria, Lewisin teoria, valenssisidosteoria, hybridisaatioteoria ja molekyyliorbitaaliteoria ovat niin tärkeitä teorioita. Hyvin hyväksyttävä teoria heidän joukossaan on molekyyliorbitaaliteoria.

SISÄLLYS

1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on molekyyliorbitaaliteoria 
3. Mikä on hybridisaatioteoria
4. Vertailu rinnakkain - Molecular Orbital Theory vs Hybridization Theory
5. Yhteenveto

Mikä on molekyyliorbitaaliteoria?

Molekyylin kiertoradan teoria on tekniikka, jolla kuvataan molekyylien elektroninen rakenne kvanttimekaniikkaa käyttämällä. Se on tuottavin tapa selittää molekyylien kemiallinen sitoutuminen. Keskustelemme tästä teoriasta yksityiskohtaisesti.

Ensinnäkin meidän on tiedettävä, mitkä molekyylin kiertoradat ovat. Kemiallinen sidos muodostuu kahden atomin välille, kun kahden atomin ytimen ja niiden välisten elektronien välinen viehättävä nettovoima ylittää kahden atomin ytimen välisen sähköstaattisen heijastusvoiman. Pohjimmiltaan tämä tarkoittaa, että kahden atomin välisten houkuttelevien voimien tulisi olla suurempia kuin näiden kahden atomin väliset torjuvat voimat. Täällä elektronien täytyy olla alueella, jota kutsutaan ”sitoutumisalueeksi” tämän kemiallisen sidoksen muodostamiseksi. Jos ei, elektronit ovat ”sitoutumisenestoalueella”, joka auttaa atomien välistä heijastusvoimaa.

Jos vaatimukset kuitenkin täyttyvät ja kahden atomin välillä muodostuu kemiallinen sidos, vastaavia sitoutumiseen osallistuvia orbitaaleja kutsutaan molekyyliorbitaaleiksi. Täällä voimme aloittaa kahdesta kahden atomin kiertoradasta ja päätyä yhteen kiertorataan (molekyylin rata), joka kuuluu molempiin atomiin.

Kvanttimekaniikan mukaan atomien kiertoradat eivät voi ilmestyä tai kadota toivomusten mukaisesti. Kun kiertoradat ovat vuorovaikutuksessa keskenään, he pyrkivät muuttamaan muotoaan vastaavasti. Mutta kvanttimekaniikan mukaan he voivat vapaasti muuttaa muotoa, mutta niillä on oltava sama määrä kiertoratoja. Sitten meidän on löydettävä puuttuva kiertorata. Tässä kahden atomiorbitaalin vaihe vaiheinen yhdistelmä tekee sidosorbitaalista, kun taas vaiheesta poikkeava yhdistelmä muodostaa kiinnittymisenestoorbitaalin.

Kuva 01: Molekyylin orbitaalikaavio

Sidostelektronit miehittävät sitovan kiertoradan, kun taas sidoutumisen estävän kiertoradan elektronit eivät osallistu sidoksen muodostumiseen. Pikemminkin nämä elektronit vastustavat aktiivisesti kemiallisen sidoksen muodostumista. Sitovalla kiertoradalla on alhaisempi potentiaalienergia kuin sitoutumiselta kiertävällä kiertoradalla. Jos tarkastellaan sigma-sidosta, orbitaalin sitoutumisen merkintä on σ ja anti-sidos kiertorata on σ *. Voimme käyttää tätä teoriaa kuvaamaan monimutkaisten molekyylien rakennetta selittämään miksi joitain molekyylejä ei ole (ts. Hän₂) ja molekyylien sidosjärjestys. Siksi tämä kuvaus selittää lyhyesti molekyyliorbitaaliteorian perusteet.

Mikä on hybridisaatioteoria?

Hybridisaatioteoria on tekniikka, jota käytämme kuvaamaan molekyylin kiertoradan rakennetta. Hybridisaatio on hybridiorbitaalien muodostumista sekoittamalla kahta tai useampaa atomiorbitaalia. Näiden kiertoratojen orientaatio määrää molekyylin geometrian. Se on valenssisidosteorian laajennus.

Ennen atomien kiertoratojen muodostumista niillä on erilaiset energiat, mutta muodostumisen jälkeen kaikilla kiertoradalla on sama energia. Esimerkiksi s-atomiorbitaali ja p-atomiorbitali voivat yhdistyä muodostaen kaksi sp-kiertorataa. S- ja p-atomien kiertoradalla on erilaiset energiat (s: n energia) < 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.

Kuva 02: Hiiliatomin hybridi-orbitaalien ja vetyatomien s-kiertorata-alueiden välinen sidos

Hybridisaation idea aloitti keskustelun, koska tutkijat havaitsivat, että valenssisidosteoria ei pystynyt ennustamaan oikein joidenkin molekyylien, kuten CH, rakennetta₄. Vaikka hiiliatomilla on vain kaksi parittomia elektroneja elektronikonfiguraationsa mukaisesti, se voi muodostaa neljä kovalenttisia sidoksia. Neljän sidoksen muodostamiseksi on oltava neljä paritonta elektronia.

Ainoa tapa, jolla he selittivät tämän ilmiön, oli ajatella, että hiiliatomin s- ja p-orbitaalit sulautuvat keskenään muodostaen uusia orbitaaleja, joita kutsutaan hybridiorbitaaleiksi, joilla on sama energia. Tässä yksi s + kolme p antaa 4 sp³ orbitaalien. Siksi elektronit täyttävät nämä hybridi kiertoradat tasaisesti (yksi elektroni hybridi kiertoradalla) noudattaen Hundin sääntöä. Sitten on neljä elektronia neljän kovalenttisen sidoksen muodostamiseksi neljällä vetyatomilla.

Mikä on ero molekyyliorbitaaliteorian ja hybridisaatioteorian välillä?

Molekyylin kiertoradan teoria on tekniikka, jolla kuvataan molekyylien elektroninen rakenne kvanttimekaniikkaa käyttämällä. Hybridisaatioteoria on tekniikka, jota käytämme kuvaamaan molekyylin kiertoradan rakennetta. Joten, keskeinen ero molekyyliorbitaaliteorian ja hybridisaatioteorian välillä on se, että molekyyliorbitaaliteoria kuvaa sidos- ja sitoutumista estävien orbitaalien muodostumista, kun taas hybridisaatioteoria kuvaa hybridiorbitaalien muodostumista..

Lisäksi molekyyliorbitaaliteorian mukaan uudet orbitaalimuodot sekoittuen kahden atomin atomiorbitaalien kanssa, kun taas hybridisaatioteoriassa uudet orbitaalimuodot muodostavat saman atomin atomiorbitaalien sekoittumisen. Siksi tämä on toinen ero molekyyliorbitaaliteorian ja hybridisaatioteorian välillä.

Yhteenveto - Molecular Orbital Theory vs Hybridization Theory

Sekä molekyyliorbitaaliteoria että hybridisaatioteoria ovat tärkeitä määritettäessä molekyylin rakennetta. Keskeinen ero molekyyliorbitaaliteorian ja hybridisaatioteorian välillä on se, että molekyylikorbitaaliteoria kuvaa sidos- ja sitoutumissuojaorbitaalien muodostumista, kun taas hybridisaatioteoria kuvaa hybridiratojen muodostumista..

Viite:

1. ”Hybridisaatio”. Kemia LibreTexts, Libretexts, 5. kesäkuuta 2019, saatavana täältä.

Kuvan kohteliaisuus:

1. TCReuter “O2MolecularDiagramCR” - Oma työ (CC BY-SA 4.0) Commons Wikimedian kautta
2. K. Aainsqatsin ”Ch4-hybridisaatio” englanninkielisessä Wikipediassa (Alkuperäinen teksti: K. Aainsqatsi) - Oma työ (Alkuperäinen teksti: itse tehty) (Public Domain) Commons Wikimedian kautta