Разлика между молекулярната орбитална теория и теорията на хибридизацията
Share
Най- ключова разлика между молекулярната орбитална теория и теорията на хибридизацията е това молекулярната орбитална теория описва образуването на свързващи и антисвързващи орбитали, докато теорията на хибридизацията описва образуването на хибридни орбитали.
Съществуват различни теории, разработени за определяне на електронните и орбиталните структури на молекулите. Теория VSEPR, теория на Луис, теория на валентните връзки, теория на хибридизацията и теория на молекулярната орбита са такива важни теории. Най-приемливата теория сред тях е молекулярната орбитална теория.
СЪДЪРЖАНИЕ
1. Преглед и ключова разлика
2. Какво е молекулярна орбитална теория
3. Какво е теория на хибридизацията
4. Паралелно сравнение - Молекулярна орбитална теория срещу теория на хибридизацията
5. Резюме
Какво е молекулярна орбитална теория?
Молекулярната орбитална теория е техника за описание на електронната структура на молекулите с помощта на квантова механика. Това е най-продуктивният начин за обяснение на химичното свързване в молекулите. Нека обсъдим подробно тази теория.
Първо, трябва да знаем какви са молекулярните орбитали. Химична връзка се образува между два атома, когато нетната атрактивна сила между две атомни ядра и електроните между тях надвишава електростатичното отблъскване между две атомни ядра. По принцип това означава, че атрактивните сили между два атома трябва да са по-високи от отблъскващите сили между тези два атома. Тук електроните трябва да съществуват в област, наречена "свързваща област", за да образуват тази химична връзка. Ако не, електроните ще бъдат в "анти-свързващата област", което ще помогне на отблъскващата сила между атомите.
Ако обаче изискванията са изпълнени и между два атома се образува химическа връзка, тогава съответните орбитали, участващи в свързването, се наричат молекулярни орбитали. Тук можем да започнем с две орбитали от два атома и да завършим с една орбитала (молекулярната орбитала), която принадлежи на двата атома.
Според квантовата механика атомните орбитали не могат да се появят или изчезнат както желаем. Когато орбиталите си взаимодействат помежду си, те са склонни да променят своите форми съответно. Но според квантовата механика те са свободни да променят формата си, но трябва да имат същия брой орбитали. Тогава трябва да намерим липсващата орбитала. Тук вътрефазната комбинация от двете атомни орбитали прави свързващата орбитала, докато извънфазовата комбинация формира антисвързващата орбитала.
Фигура 01: Молекулярна орбитална диаграма
Свързващите електрони заемат свързващата орбитала, докато електроните в антисвързващата орбитала не участват във формирането на връзка. По-скоро тези електрони активно се противопоставят на образуването на химическата връзка. Свързващата орбитала има по-ниска потенциална енергия от орбиталната. Ако разгледаме сигма връзка, обозначението за свързване на орбиталата е σ, а антисвързващата орбитала е σ *. Можем да използваме тази теория, за да опишем структурата на сложните молекули, за да обясним защо някои молекули не съществуват (т.е. Той2) и редът на свързване на молекулите. По този начин, това описание обяснява накратко основата на теорията на молекулярната орбита.
Какво е теория на хибридизацията?
Теорията на хибридизацията е техника, която използваме, за да опишем орбиталната структура на молекулата. Хибридизацията е образуването на хибридни орбитали чрез смесване на две или повече атомни орбитали. Ориентацията на тези орбитали определя геометрията на молекулата. Това е разширяване на теорията за валентната връзка.
Преди образуването на атомните орбитали те имат различни енергии, но след образуването всички орбитали имат една и съща енергия. Например s атомна орбитала и p атомна орбитала могат да се комбинират, за да образуват две sp орбитали. Атомните орбитали s и p имат различни енергии (енергия на 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.
Фигура 02: връзка между хибридни орбитали на въглероден атом и s орбитали на водородни атоми
Идеята за хибридизация за пръв път влезе в дискусията, тъй като учените наблюдават, че теорията на валентната връзка не успява правилно да предскаже структурата на някои молекули като CH4. Тук, въпреки че въглеродният атом има само два несдвоени електрона според своята електронна конфигурация, той може да образува четири ковалентни връзки. За да се образуват четири връзки, трябва да има четири несдвоени електрона.
Единственият начин да обяснят това явление беше да мислят, че s и p орбитали от въглероден атом се сливат помежду си, за да образуват нови орбитали, наречени хибридни орбитали, които имат една и съща енергия. Тук едно s + три p дава 4 sp3 орбитали. Следователно електроните изпълват равномерно тези хибридни орбитали (един електрон на хибридна орбитала), като се подчиняват на правилото на Хунд. Тогава има четири електрона за образуването на четири ковалентни връзки с четири водородни атома.
Каква е разликата между молекулярната орбитална теория и теорията за хибридизацията?
Теорията на молекулярната орбита е техника за описване на електронната структура на молекулите с помощта на квантова механика. Теорията на хибридизацията е техника, която използваме, за да опишем орбиталната структура на молекулата. И така, ключовата разлика между теорията на молекулярната орбитала и теорията на хибридизацията е, че молекулярната орбитална теория описва образуването на свързващи и антисвързващи орбитали, докато теорията на хибридизацията описва образуването на хибридни орбитали.
Освен това, съгласно теорията на молекулярната орбита, новите орбитални форми от смесването на атомни орбитали на два атома, докато в теорията на хибридизацията, нови орбитални форми образуват смесване на атомни орбитали на един и същ атом. Следователно това е още една разлика между теорията на молекулярната орбита и теорията на хибридизацията.
Обобщение - Молекулярна орбитална теория срещу теория на хибридизацията
Както молекулярната орбитална теория, така и теорията на хибридизацията са важни за определянето на структурата на молекулата. Ключовата разлика между теорията на молекулярната орбитала и теорията на хибридизацията е, че молекулярната орбитална теория описва образуването на свързващи и антисвързващи орбитали, докато теорията на хибридизацията описва образуването на хибридни орбитали.
справка:
1. "Хибридизация". Химия LibreTexts, Libretexts, 5 юни 2019 г., налични тук.
С любезност на изображенията:
1. „O2MolecularDiagramCR“ от TCReuter - Собствена работа (CC BY-SA 4.0) през Commons Wikimedia
2. "Ch4 хибридизация" от К. Aainsqatsi от английската Уикипедия (Оригинален текст: K. Aainsqatsi) - Собствена работа (Оригинален текст: самостоятелно направена) (Public Domain) чрез Commons Wikimedia
