Ključna razlika između teorije molekularne orbitale i teorije hibridizacije je u tome što teorija molekularne orbitale opisuje formiranje veznih i antivezujućih orbitala, dok teorija hibridizacije opisuje formiranje hibridnih orbitala.
Postoje različite teorije razvijene za određivanje elektronske i orbitalne strukture molekula. Teorija VSEPR, Lewisova teorija, teorija valentne veze, teorija hibridizacije i teorija molekularne orbite su tako važne teorije. Najprihvatljivija teorija među njima je teorija molekularne orbite.
Šta je molekularna orbitalna teorija?
Molekularna orbitalna teorija je tehnika opisivanja elektronske strukture molekula pomoću kvantne mehanike. To je najproduktivniji način objašnjenja kemijske veze u molekulima. Hajde da prodiskutujemo ovu teoriju u detalje.
Prvo, moramo znati šta su molekularne orbitale. Hemijska veza se formira između dva atoma kada neto privlačna sila između dva atomska jezgra i elektrona između njih premašuje elektrostatičko odbijanje između dva atomska jezgra. U osnovi, to znači da bi privlačne sile između dva atoma trebale biti veće od sila odbijanja između ta dva atoma. Ovdje elektroni moraju postojati u regiji koja se zove "regija vezivanja", da bi formirali ovu hemijsku vezu. Ako ne, elektroni će biti u "protivvezujućoj regiji" što će pomoći sili odbijanja između atoma.
Međutim, ako su zahtjevi ispunjeni i hemijska veza se formira između dva atoma, tada se odgovarajuće orbitale uključene u vezu nazivaju molekularne orbitale. Ovdje možemo početi s dvije orbitale od dva atoma i završiti s jednom orbitalom (molekularnom orbitalom) koja pripada oba atoma.
Prema kvantnoj mehanici, atomske orbitale se ne mogu pojaviti ili nestati kako mi želimo. Kada orbitale stupaju u interakciju jedna s drugom, one imaju tendenciju da u skladu s tim mijenjaju svoje oblike. Ali prema kvantnoj mehanici, oni su slobodni da mijenjaju oblik, ali moraju imati isti broj orbitala. Zatim moramo pronaći orbitalu koja nedostaje. Ovdje, u-fazna kombinacija dvije atomske orbitale čini orbitalu vezivanja, dok kombinacija van faze formira orbitalu protiv vezivanja.
Slika 01: Molekularni orbitalni dijagram
Vezivni elektroni zauzimaju orbitalu veze, dok elektroni u orbitali protiv vezivanja ne učestvuju u formiranju veze. Umjesto toga, ovi elektroni se aktivno suprotstavljaju formiranju kemijske veze. Vezujuća orbitala ima nižu potencijalnu energiju od orbitale protiv vezivanja. Ako uzmemo u obzir sigma vezu, oznaka za orbitalu vezivanja je σ, a orbitala protiv vezivanja je σ. Ovu teoriju možemo koristiti da opišemo strukturu komplikovanih molekula kako bismo objasnili zašto neki molekuli ne postoje (tj. He2) i poredak veza molekula. Dakle, ovaj opis ukratko objašnjava osnovu molekularne orbitalne teorije.
Šta je teorija hibridizacije?
Teorija hibridizacije je tehnika koju koristimo da opišemo orbitalnu strukturu molekula. Hibridizacija je formiranje hibridnih orbitala miješanjem dvije ili više atomskih orbitala. Orijentacija ovih orbitala određuje geometriju molekula. To je proširenje teorije valentne veze.
Prije formiranja atomskih orbitala, one imaju različite energije, ali nakon formiranja, sve orbitale imaju istu energiju. Na primjer, s atomska orbitala i p atomska orbitala mogu se kombinirati u dvije sp orbitale. S i p atomske orbitale imaju različite energije (energija s < energija p). Ali nakon hibridizacije, formira dvije sp orbitale koje imaju istu energiju, a ta energija leži između energija pojedinačnih s i p atomskih orbitalnih energija. Štaviše, ova sp hibridna orbita ima 50% s orbitalnih karakteristika i 50% p orbitalnih karakteristika.
Slika 02: Veza između hibridnih orbitala atoma ugljika i s orbitala atoma vodika
Ideja o hibridizaciji prvo je ušla u raspravu jer su naučnici primijetili da teorija valentne veze nije uspjela ispravno predvidjeti strukturu nekih molekula kao što je CH4Ovdje, iako atom ugljika ima samo dva nesparena elektrona prema svojoj elektronskoj konfiguraciji, on može formirati četiri kovalentne veze. Da bi se formirale četiri veze, moraju postojati četiri nesparena elektrona.
Jedini način na koji su mogli da objasne ovaj fenomen bio je da misle da se s i p orbitale atoma ugljika spajaju jedna s drugom i formiraju nove orbitale zvane hibridne orbitale koje imaju istu energiju. Ovdje jedan s + tri p daje 4 sp3 orbitale. Stoga, elektroni ravnomjerno ispunjavaju ove hibridne orbitale (jedan elektron po hibridnoj orbitali), poštujući Hundovo pravilo. Zatim postoje četiri elektrona za formiranje četiri kovalentne veze sa četiri atoma vodika.
Koja je razlika između molekularne orbitalne teorije i teorije hibridizacije?
Molekularna orbitalna teorija je tehnika opisivanja elektronske strukture molekula pomoću kvantne mehanike. Teorija hibridizacije je tehnika koju koristimo da opišemo orbitalnu strukturu molekula. Dakle, ključna razlika između teorije molekularne orbitale i teorije hibridizacije je u tome što teorija molekularne orbitale opisuje formiranje orbitala vezanih i antivezujućih, dok teorija hibridizacije opisuje formiranje hibridnih orbitala.
Dalje, prema teoriji molekularne orbite, nove orbitalne forme iz miješanja atomskih orbitala dva atoma, dok u teoriji hibridizacije, nove orbitalne forme formiraju miješanje atomskih orbitala istog atoma. Dakle, ovo je još jedna razlika između teorije molekularne orbite i teorije hibridizacije.
Sažetak – molekularna orbitalna teorija vs teorija hibridizacije
I molekularna orbitalna teorija i teorija hibridizacije su važne u određivanju strukture molekula. Ključna razlika između teorije molekularne orbitale i teorije hibridizacije je u tome što teorija molekularne orbitale opisuje formiranje veznih i antivezujućih orbitala, dok teorija hibridizacije opisuje formiranje hibridnih orbitala.
