Diferența cheie dintre teoria orbitalului molecular și teoria hibridizării este că teoria orbitalului molecular descrie formarea orbitalilor de legare și anti-legare, în timp ce teoria hibridizării descrie formarea orbitalilor hibrizi.
Există diferite teorii dezvoltate pentru a determina structurile electronice și orbitale ale moleculelor. Teoria VSEPR, teoria Lewis, teoria legăturii de valență, teoria hibridizării și teoria orbitalelor moleculare sunt teorii atât de importante. Cea mai acceptabilă teorie dintre ele este teoria orbitalului molecular.
Ce este teoria orbitală moleculară?
Teoria orbitală moleculară este o tehnică de descriere a structurii electronice a moleculelor folosind mecanica cuantică. Este cel mai productiv mod de a explica legătura chimică în molecule. Să discutăm această teorie în detaliu.
În primul rând, trebuie să știm ce sunt orbitalii moleculari. O legătură chimică se formează între doi atomi atunci când forța netă de atracție dintre două nuclee atomice și electronii dintre ei depășește repulsia electrostatică dintre două nuclee atomice. Practic, aceasta înseamnă că forțele atractive dintre doi atomi ar trebui să fie mai mari decât forțele de respingere dintre acești doi atomi. Aici, electronii trebuie să existe într-o regiune numită „regiune de legare”, pentru a forma această legătură chimică. Dacă nu, electronii se vor afla în „regiunea anti-legare”, ceea ce va ajuta la forța de respingere dintre atomi.
Cu toate acestea, dacă cerințele sunt îndeplinite și se formează o legătură chimică între doi atomi, atunci orbitalii corespunzători implicați în legătură se numesc orbitali moleculari. Aici, putem începe cu doi orbitali a doi atomi și ajungem cu un orbital (orbitalul molecular) care aparține ambilor atomi.
Conform mecanicii cuantice, orbitalii atomici nu pot apărea sau dispărea așa cum ne dorim. Când orbitalii interacționează între ei, ei tind să-și schimbe formele în consecință. Dar, conform mecanicii cuantice, ei sunt liberi să-și schimbe forma, dar trebuie să aibă același număr de orbiti. Apoi trebuie să găsim orbitalul lipsă. Aici, combinația în fază a celor doi orbitali atomici face orbital de legătură, în timp ce combinația în afara fazei formează orbitalul anti-legare.
Figura 01: Diagrama orbitală moleculară
Electronii de legătură ocupă orbitalul de legătură, în timp ce electronii din orbitalul anti-legături nu participă la formarea legăturii. Mai degrabă, acești electroni se opun activ formării legăturii chimice. Orbitalul de legătură are o energie potențială mai mică decât orbitalul anti-legare. Dacă luăm în considerare o legătură sigma, denotația pentru orbital de legătură este σ, iar orbitalul anti-legare este σ. Putem folosi această teorie pentru a descrie structura moleculelor complicate pentru a explica de ce unele molecule nu există (adică He2) și ordinea de legătură a moleculelor. Astfel, această descriere explică pe scurt baza teoriei orbitalelor moleculare.
Ce este teoria hibridizării?
Teoria hibridizării este o tehnică pe care o folosim pentru a descrie structura orbitală a unei molecule. Hibridizarea este formarea de orbitali hibrizi prin amestecarea a doi sau mai mulți orbitali atomici. Orientarea acestor orbitali determină geometria moleculei. Este o extindere a teoriei legăturii de valență.
Înainte de formarea orbitalilor atomici, aceștia au energii diferite, dar după formare, toți orbitalii au aceeași energie. De exemplu, un orbital atomic s și un orbital atomic p se pot combina pentru a forma doi orbitali sp. Orbitalii atomici s și p au energii diferite (energia lui s < energia lui p). Dar după hibridizare, formează doi orbitali sp care au aceeași energie, iar această energie se află între energiile energiilor orbitale atomice individuale s și p. În plus, acest orbital hibrid sp are caracteristici orbitale de 50% s și caracteristici orbitale de 50% p.
Figura 02: Legătura dintre orbitalii hibrizi ai unui atom de carbon și orbitalii atomilor de hidrogen
Ideea hibridizării a intrat pentru prima dată în discuție deoarece oamenii de știință au observat că teoria legăturii de valență nu a reușit să prezică corect structura unor molecule precum CH4Aici, deși atomul de carbon are doar doi electroni nepereche conform configurației sale electronice, poate forma patru legături covalente. Pentru a forma patru legături, trebuie să existe patru electroni nepereche.
Singura modalitate prin care au putut explica acest fenomen a fost să creadă că orbitalii s și p ai atomului de carbon fuzionează unul cu celăl alt pentru a forma noi orbitali numiți orbitali hibrizi care au aceeași energie. Aici, un s + trei p da 4 orbitali sp3. Prin urmare, electronii umplu acești orbitali hibrizi în mod uniform (un electron pe orbital hibrid), respectând regula lui Hund. Apoi există patru electroni pentru formarea a patru legături covalente cu patru atomi de hidrogen.
Care este diferența dintre teoria orbitală moleculară și teoria hibridizării?
Teoria orbitalului molecular este o tehnică de descriere a structurii electronice a moleculelor folosind mecanica cuantică. Teoria hibridizării este o tehnică pe care o folosim pentru a descrie structura orbitală a unei molecule. Deci, diferența cheie dintre teoria orbitalului molecular și teoria hibridizării este că teoria orbitalului molecular descrie formarea orbitalilor de legare și anti-legare, în timp ce teoria hibridizării descrie formarea orbitalilor hibrizi.
În plus, conform teoriei orbitalelor moleculare, noi forme orbitale din amestecul orbitalilor atomici ai doi atomi, în timp ce în teoria hibridizării, noi forme orbitale formează amestecarea orbitalilor atomici ai aceluiași atom. Prin urmare, aceasta este o altă diferență între teoria orbitalului molecular și teoria hibridizării.
Rezumat – Teoria orbitală moleculară vs Teoria hibridizării
Atât teoria orbitalului molecular, cât și teoria hibridizării sunt importante în determinarea structurii unei molecule. Diferența cheie dintre teoria orbitalului molecular și teoria hibridizării este că teoria orbitalului molecular descrie formarea orbitalilor de legare și anti-legare, în timp ce teoria hibridizării descrie formarea orbitalilor hibrizi.
