Rozdíl mezi molekulární orbitální teorií a hybridizační teorií
Share
klíčový rozdíl mezi molekulární orbitální teorií a hybridizační teorií to je molekulární orbitální teorie popisuje tvorbu vazebných a anti-vazebných orbitálů, zatímco hybridizační teorie popisuje tvorbu hybridních orbitálů.
Existují různé teorie vyvinuté k určení elektronických a orbitálních struktur molekul. Teorie VSEPR, Lewisova teorie, teorie valenčních vazeb, hybridizační teorie a molekulární orbitální teorie jsou tak důležité teorie. Nejpřijatelnější teorií z nich je molekulární orbitální teorie.
OBSAH
1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je to molekulární orbitální teorie
3. Co je to hybridizační teorie
4. Srovnání bok po boku - molekulární orbitální teorie vs. hybridizační teorie
5. Shrnutí
Co je to molekulární orbitální teorie?
Molekulární orbitální teorie je technika popisující elektronovou strukturu molekul pomocí kvantové mechaniky. Je to nejproduktivnější způsob vysvětlení chemické vazby v molekulách. Pojďme diskutovat o této teorii podrobně.
Nejprve musíme vědět, jaké jsou molekulární orbity. Chemická vazba se vytvoří mezi dvěma atomy, když čistá přitažlivá síla mezi dvěma atomovými jádry a elektrony mezi nimi překročí elektrostatické odpuzování mezi dvěma atomovými jádry. V zásadě to znamená, že přitažlivé síly mezi dvěma atomy by měly být vyšší než odpudivé síly mezi těmito dvěma atomy. Zde musí elektrony existovat v oblasti zvané „vazebná oblast“, aby vytvořily tuto chemickou vazbu. Pokud ne, elektrony budou v „anti-vazebné oblasti“, která pomůže odpudivé síle mezi atomy.
Pokud jsou však požadavky splněny a mezi dvěma atomy se vytvoří chemická vazba, pak se odpovídající orbitaly zapojené do vazby nazývají molekulární orbitaly. Zde můžeme začít dvěma orbitaly dvou atomů a skončit jedním orbitálem (molekulární orbitál), který patří k oběma atomům.
Podle kvantové mechaniky se atomové orbitaly nemohou objevit nebo zmizet, jak si přejeme. Když oběžné dráhy vzájemně spolupracují, mají sklon odpovídajícím způsobem měnit své tvary. Ale podle kvantové mechaniky mohou volně měnit tvar, ale musí mít stejný počet orbitálů. Pak musíme najít chybějící orbitální. Zde kombinace dvou atomových orbitálů ve fázi vytváří vazební orbitál, zatímco kombinace mimo fázi tvoří anti-vazebný orbitál.
Obrázek 01: Molekulární orbitální diagram
Vazebné elektrony zabírají vazební orbitál, zatímco elektrony v anti-vazebném orbitalu se nepodílejí na tvorbě vazby. Tyto elektrony se spíše aktivně staví proti vytváření chemické vazby. Vazebný orbitál má nižší potenciální energii než protivazebný orbitál. Pokud vezmeme v úvahu sigma svazek, označení pro spojovací orbitál je σ a anti-bonding orbital je σ *. Tuto teorii můžeme použít k popisu struktury komplikovaných molekul k vysvětlení, proč některé molekuly neexistují (tj. He2) a pořadí vazeb molekul. Tento popis tedy stručně vysvětluje základy molekulární orbitální teorie.
Co je to hybridizační teorie?
Hybridizační teorie je technika, kterou používáme k popisu orbitální struktury molekuly. Hybridizace je tvorba hybridních orbitálů smícháním dvou nebo více atomových orbitálů. Orientace těchto orbitálů určuje geometrii molekuly. Je to expanze teorie valenčního pouta.
Před vytvořením atomových orbitálů mají různé energie, ale po vytvoření mají všechny orbity stejnou energii. Například atomový orbitál a atomový orbitál se mohou kombinovat za vzniku dvou sp orbitálů. Atomové orbitaly s a p mají různé energie (energie 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.
Obrázek 02: Vazba mezi hybridními orbitaly uhlíkového atomu a s orbitaly atomů vodíku
Myšlenka hybridizace nejprve vstoupila do diskuse, protože vědci poznamenali, že teorie valenčních vazeb nedokázala správně předpovědět strukturu některých molekul, jako je CH4. Přestože atom uhlíku má podle své elektronové konfigurace pouze dva nepárové elektrony, může tvořit čtyři kovalentní vazby. K vytvoření čtyř svazků musí existovat čtyři nepárové elektrony.
Jediným způsobem, jak dokázali vysvětlit tento jev, bylo myslet si, že oběžné dráhy atomů uhlíku se navzájem spojí a vytvoří nové orbitaly zvané hybridní orbitaly, které mají stejnou energii. Zde jedno s + tři p dává 4 sp3 orbitaly. Proto elektrony vyplňují tyto hybridní orbity rovnoměrně (jeden elektron na hybridní orbitál), přičemž dodržují Hundovo pravidlo. Pak existují čtyři elektrony pro vytvoření čtyř kovalentních vazeb se čtyřmi atomy vodíku.
Jaký je rozdíl mezi molekulární orbitální teorií a hybridizační teorií?
Molekulární orbitální teorie je technika popisující elektronovou strukturu molekul pomocí kvantové mechaniky. Hybridizační teorie je technika, kterou používáme k popisu orbitální struktury molekuly. Klíčovým rozdílem mezi teorií molekulární orbitální a hybridizační teorií je tedy to, že molekulární orbitální teorie popisuje tvorbu vazebných a antiadhabilitárních orbitálů, zatímco hybridizační teorie popisuje tvorbu hybridních orbitalů..
Dále, podle molekulární orbitální teorie, nové orbitální formy ze smíchání atomových orbitálů dvou atomů, zatímco v hybridizační teorii, nové orbitální formy tvoří smíchání atomových orbitálů stejného atomu. Proto je to další rozdíl mezi teorií molekulární orbitální a hybridizační.
Shrnutí - molekulární orbitální teorie vs. hybridizační teorie
Jak molekulární orbitální teorie, tak hybridizační teorie jsou důležité při určování struktury molekuly. Klíčový rozdíl mezi teorií molekulární orbitální a hybridizační teorií spočívá v tom, že molekulární orbitální teorie popisuje tvorbu vazebných a antiadhabilitárních orbitálů, zatímco hybridizační teorie popisuje tvorbu hybridních orbitalů..
Odkaz:
1. „Hybridizace“. Chemistry LibreTexts, Libretexts, 5. června 2019, k dispozici zde.
Obrázek se svolením:
1. „O2MolecularDiagramCR“ od TCReuter - vlastní práce (CC BY-SA 4.0) přes Commons Wikimedia
2. „Ch4 hybridizace“ od K. Aainsqatsi na anglické Wikipedii (Původní text: K. Aainsqatsi) - vlastní dílo (Původní text: self-made) (Public Domain) přes Commons Wikimedia
