Ključna razlika između teorije molekularnih orbitala i teorije hibridizacije je u tome što teorija molekularnih orbitala opisuje stvaranje veznih i antiveznih orbitala, dok teorija hibridizacije opisuje stvaranje hibridnih orbitala.
Postoje različite teorije razvijene za određivanje elektroničkih i orbitalnih struktura molekula. Teorija VSEPR, Lewisova teorija, teorija valentne veze, teorija hibridizacije i teorija molekularne orbite tako su važne teorije. Najprihvatljivija teorija među njima je teorija molekularne orbite.
Što je teorija molekularne orbitale?
Teorija molekularnih orbitala tehnika je opisivanja elektronske strukture molekula pomoću kvantne mehanike. To je najproduktivniji način objašnjenja kemijske veze u molekulama. Razmotrimo ovu teoriju u detalje.
Prvo, moramo znati što su molekularne orbitale. Kemijska veza nastaje između dva atoma kada neto privlačna sila između dviju atomskih jezgri i elektrona između njih premašuje elektrostatsko odbijanje između dviju atomskih jezgri. U osnovi, to znači da bi privlačne sile između dva atoma trebale biti veće od odbojnih sila između ta dva atoma. Ovdje elektroni moraju postojati u regiji koja se naziva "vezna regija", kako bi formirali ovu kemijsku vezu. Ako ne, elektroni će biti u "području protiv vezivanja" što će pomoći sili odbijanja između atoma.
Međutim, ako su zahtjevi ispunjeni i kemijska veza se formira između dva atoma, tada se odgovarajuće orbitale uključene u vezivanje nazivaju molekularne orbitale. Ovdje možemo započeti s dvije orbitale dvaju atoma i završiti s jednom orbitalom (molekularnom orbitalom) koja pripada oba atoma.
Prema kvantnoj mehanici, atomske orbitale ne mogu se pojaviti ili nestati kako mi želimo. Kada orbitale međusobno djeluju, nastoje promijeniti svoje oblike u skladu s tim. Ali prema kvantnoj mehanici, oni mogu slobodno mijenjati oblik, ali moraju imati isti broj orbitala. Zatim moramo pronaći orbitalu koja nedostaje. Ovdje kombinacija dviju atomskih orbitala u fazi čini veznu orbitalu, dok kombinacija izvan faze čini orbitalu protiv vezivanja.
Slika 01: Molekularni orbitalni dijagram
Vezni elektroni zauzimaju veznu orbitalu dok elektroni u antiveznoj orbitali ne sudjeluju u stvaranju veze. Umjesto toga, ti se elektroni aktivno suprotstavljaju stvaranju kemijske veze. Vezivna orbitala ima manju potencijalnu energiju od antivezne orbitale. Ako uzmemo u obzir sigma vezu, oznaka za veznu orbitalu je σ, a antiveznu orbitalu je σ. Ovu teoriju možemo koristiti za opisivanje strukture kompliciranih molekula kako bismo objasnili zašto neke molekule ne postoje (tj. He2) i redoslijed veza molekula. Dakle, ovaj opis ukratko objašnjava osnovu teorije molekularne orbitale.
Što je teorija hibridizacije?
Teorija hibridizacije je tehnika koju koristimo za opisivanje orbitalne strukture molekule. Hibridizacija je stvaranje hibridnih orbitala miješanjem dviju ili više atomskih orbitala. Orijentacija ovih orbitala određuje geometriju molekule. To je proširenje teorije valentne veze.
Prije formiranja atomske orbitale 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. Atomske orbitale s i p 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. Štoviše, ova sp hibridna orbitala ima 50% s orbitalne karakteristike i 50% p orbitalne karakteristike.
Slika 02: Veza između hibridnih orbitala atoma ugljika i s orbitala atoma vodika
Ideja hibridizacije je prvi put ušla u raspravu jer su znanstvenici uočili da teorija valentne veze nije uspjela točno predvidjeti strukturu nekih molekula kao što je CH4Ovdje, iako ugljikov atom 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 objasniti ovaj fenomen bio je da misle da se s i p orbitale atoma ugljika stapaju jedna s drugom i formiraju nove orbitale koje se nazivaju 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 stvaranje četiri kovalentne veze s četiri atoma vodika.
Koja je razlika između teorije molekularne orbitale i teorije hibridizacije?
Teorija molekularne orbitale je tehnika opisivanja elektronske strukture molekula pomoću kvantne mehanike. Teorija hibridizacije je tehnika koju koristimo za opisivanje orbitalne strukture molekule. Dakle, ključna razlika između teorije molekularnih orbitala i teorije hibridizacije je u tome što teorija molekularnih orbitala opisuje stvaranje veznih i antiveznih orbitala, dok teorija hibridizacije opisuje stvaranje hibridnih orbitala.
Nadalje, prema teoriji molekularne orbitale, novi orbitalni oblici nastaju miješanjem atomskih orbitala dvaju atoma, dok u teoriji hibridizacije, novi orbitalni oblici nastaju miješanjem atomskih orbitala istog atoma. Stoga je ovo još jedna razlika između teorije molekularne orbitale i teorije hibridizacije.
Sažetak – teorija molekularne orbitale nasuprot teoriji hibridizacije
I teorija molekularne orbitale i teorija hibridizacije važne su u određivanju strukture molekule. Ključna razlika između teorije molekularnih orbitala i teorije hibridizacije je u tome što teorija molekularnih orbitala opisuje stvaranje veznih i antiveznih orbitala, dok teorija hibridizacije opisuje stvaranje hibridnih orbitala.
