მოლეკულური ორბიტალის თეორიასა და ჰიბრიდიზაციის თეორიას შორის მთავარი განსხვავებაა ის, რომ მოლეკულური ორბიტალის თეორია აღწერს შემაკავშირებელ და ანტი-ბმა ორბიტალების ფორმირებას, ხოლო ჰიბრიდიზაციის თეორია აღწერს ჰიბრიდული ორბიტალების ფორმირებას.
შემუშავებულია სხვადასხვა თეორიები მოლეკულების ელექტრონული და ორბიტალური სტრუქტურების დასადგენად. VSEPR თეორია, ლუისის თეორია, ვალენტური კავშირის თეორია, ჰიბრიდიზაციის თეორია და მოლეკულური ორბიტალური თეორია ასეთი მნიშვნელოვანი თეორიაა. მათ შორის ყველაზე მისაღები თეორიაა მოლეკულური ორბიტალური თეორია.
რა არის მოლეკულური ორბიტალური თეორია?
მოლეკულური ორბიტალური თეორია არის მოლეკულების ელექტრონული სტრუქტურის აღწერის ტექნიკა კვანტური მექანიკის გამოყენებით. ეს არის მოლეკულებში ქიმიური კავშირის ახსნის ყველაზე პროდუქტიული გზა. მოდით განვიხილოთ ეს თეორია დეტალურად.
პირველ რიგში, ჩვენ უნდა ვიცოდეთ რა არის მოლეკულური ორბიტალები. ქიმიური ბმა იქმნება ორ ატომს შორის, როდესაც წმინდა მიმზიდველი ძალა ორ ატომსა და მათ შორის არსებულ ელექტრონებს შორის აღემატება ორ ატომურ ბირთვს შორის ელექტროსტატიკური მოგერიებას. ძირითადად, ეს ნიშნავს, რომ მიზიდულობის ძალები ორ ატომს შორის უფრო მაღალი უნდა იყოს, ვიდრე ამ ორ ატომს შორის მოზიდული ძალები. აქ ელექტრონები უნდა არსებობდეს რეგიონში, რომელსაც ეწოდება "შემაკავშირებელი რეგიონი", რათა შეიქმნას ეს ქიმიური ბმა. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ელექტრონები აღმოჩნდებიან „საწინააღმდეგო შებოჭვის რეგიონში“, რაც ხელს შეუწყობს ატომებს შორის მოგერიების ძალას.
თუმცა, თუ მოთხოვნები დაკმაყოფილებულია და ორ ატომს შორის წარმოიქმნება ქიმიური ბმა, მაშინ შესაბამის ორბიტალებს, რომლებიც მონაწილეობენ ბმაში, ეწოდება მოლეკულური ორბიტალები.აქ შეგვიძლია დავიწყოთ ორი ატომის ორი ორბიტალით და დავასრულოთ ერთი ორბიტალი (მოლეკულური ორბიტალი), რომელიც ორივე ატომს ეკუთვნის.
კვანტური მექანიკის მიხედვით, ატომური ორბიტალი არ შეიძლება გაჩნდეს ან გაქრეს ისე, როგორც ჩვენ გვინდა. როდესაც ორბიტალები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, ისინი მიდრეკილნი არიან შეცვალონ თავიანთი ფორმები შესაბამისად. მაგრამ კვანტური მექანიკის მიხედვით, მათ შეუძლიათ თავისუფლად შეცვალონ ფორმა, მაგრამ უნდა ჰქონდეთ ორბიტალების იგივე რაოდენობა. შემდეგ ჩვენ უნდა ვიპოვოთ დაკარგული ორბიტალი. აქ, ორი ატომური ორბიტალის ფაზაში შერწყმა ქმნის შემაკავშირებელ ორბიტალს, ხოლო ფაზას გარეთ კომბინაცია ქმნის შემაკავშირებელ ორბიტალს.
სურათი 01: მოლეკულური ორბიტალური დიაგრამა
შემაკავშირებელი ელექტრონები იკავებენ შემაკავშირებელ ორბიტალს, ხოლო ელექტრონები საწინააღმდეგო ორბიტალში არ მონაწილეობენ ბმის ფორმირებაში.პირიქით, ეს ელექტრონები აქტიურად ეწინააღმდეგებიან ქიმიური ბმის წარმოქმნას. შემაკავშირებელ ორბიტალს უფრო დაბალი პოტენციური ენერგია აქვს ვიდრე ანტი-ბმა ორბიტალს. თუ გავითვალისწინებთ სიგმას ბმას, შემაკავშირებელ ორბიტალის აღნიშვნა არის σ, ხოლო ანტი-ბმა ორბიტალი არის σ. ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ეს თეორია რთული მოლეკულების სტრუქტურის აღსაწერად იმის ასახსნელად, თუ რატომ არ არსებობს ზოგიერთი მოლეკულა (მაგ. He2) და მოლეკულების ბმის რიგი. ამრიგად, ეს აღწერა მოკლედ ხსნის მოლეკულური ორბიტალური თეორიის საფუძველს.
რა არის ჰიბრიდიზაციის თეორია?
ჰიბრიდიზაციის თეორია არის ტექნიკა, რომელსაც ვიყენებთ მოლეკულის ორბიტალური სტრუქტურის აღსაწერად. ჰიბრიდიზაცია არის ჰიბრიდული ორბიტალების წარმოქმნა ორი ან მეტი ატომური ორბიტალის შერევით. ამ ორბიტალების ორიენტაცია განსაზღვრავს მოლეკულის გეომეტრიას. ეს არის ვალენტური კავშირის თეორიის გაფართოება.
ატომური ორბიტალების წარმოქმნამდე მათ აქვთ სხვადასხვა ენერგია, მაგრამ ფორმირების შემდეგ ყველა ორბიტალს აქვს იგივე ენერგია.მაგალითად, s ატომური ორბიტალი და p ატომური ორბიტალი შეიძლება გაერთიანდეს და შექმნან ორი sp ორბიტალი. s და p ატომურ ორბიტალებს განსხვავებული ენერგია აქვთ (ენერგია s < p-ის ენერგია). მაგრამ ჰიბრიდიზაციის შემდეგ ის აყალიბებს ორ sp ორბიტალს, რომლებსაც აქვთ იგივე ენერგია და ეს ენერგია მდგომარეობს ცალკეული s და p ატომური ორბიტალური ენერგიების ენერგიას შორის. გარდა ამისა, ამ sp ჰიბრიდულ ორბიტალს აქვს 50% s ორბიტალური მახასიათებლები და 50% p ორბიტალური მახასიათებლები.
სურათი 02: კავშირი ნახშირბადის ატომის ჰიბრიდულ ორბიტალებსა და წყალბადის ატომების s ორბიტალებს შორის
ჰიბრიდიზაციის იდეა პირველად შევიდა დისკუსიაში, რადგან მეცნიერებმა შენიშნეს, რომ ვალენტური კავშირის თეორიამ ვერ შეძლო სწორად წინასწარ განსაზღვრა ზოგიერთი მოლეკულის სტრუქტურა, როგორიცაა CH4აქ, მიუხედავად იმისა, რომ ნახშირბადის ატომს აქვს მხოლოდ ორი დაუწყვილებელი ელექტრონი მისი ელექტრონული კონფიგურაციის მიხედვით, მას შეუძლია შექმნას ოთხი კოვალენტური ბმა. ოთხი ბმის შესაქმნელად, უნდა იყოს ოთხი დაუწყვილებელი ელექტრონი.
ამ ფენომენის ახსნის ერთადერთი გზა იყო იმის ფიქრი, რომ ნახშირბადის ატომის s და p ორბიტალები ერწყმის ერთმანეთს და წარმოქმნიან ახალ ორბიტალებს, სახელად ჰიბრიდულ ორბიტალებს, რომლებსაც აქვთ იგივე ენერგია. აქ ერთი s + სამი p იძლევა 4 sp3 ორბიტალს. ამიტომ, ელექტრონები ამ ჰიბრიდულ ორბიტალებს თანაბრად ავსებენ (თითო ელექტრონი ჰიბრიდულ ორბიტალზე), ემორჩილებიან ჰუნდის წესს. შემდეგ არის ოთხი ელექტრონი ოთხი კოვალენტური ბმის შესაქმნელად წყალბადის ოთხი ატომით.
რა განსხვავებაა მოლეკულურ ორბიტალურ თეორიასა და ჰიბრიდიზაციის თეორიას შორის?
მოლეკულური ორბიტალური თეორია არის მოლეკულების ელექტრონული სტრუქტურის აღწერის ტექნიკა კვანტური მექანიკის გამოყენებით. ჰიბრიდიზაციის თეორია არის ტექნიკა, რომელსაც ვიყენებთ მოლეკულის ორბიტალური სტრუქტურის აღსაწერად.ასე რომ, მთავარი განსხვავება მოლეკულურ ორბიტალურ თეორიასა და ჰიბრიდიზაციის თეორიას შორის არის ის, რომ მოლეკულური ორბიტალის თეორია აღწერს შემაკავშირებელ და ანტი-ბმა ორბიტალების ფორმირებას, ხოლო ჰიბრიდიზაციის თეორია აღწერს ჰიბრიდული ორბიტალების ფორმირებას.
უფრო მეტიც, მოლეკულური ორბიტალის თეორიის მიხედვით, ახალი ორბიტალი წარმოიქმნება ორი ატომის ატომური ორბიტალების შერევით, ხოლო ჰიბრიდიზაციის თეორიაში ახალი ორბიტალური ფორმები ქმნიან იმავე ატომის ატომური ორბიტალების შერევას. ამრიგად, ეს არის კიდევ ერთი განსხვავება მოლეკულურ ორბიტალურ თეორიასა და ჰიბრიდიზაციის თეორიას შორის.
შეჯამება - მოლეკულური ორბიტალური თეორია ჰიბრიდიზაციის თეორიის წინააღმდეგ
ორივე მოლეკულური ორბიტალური თეორია და ჰიბრიდიზაციის თეორია მნიშვნელოვანია მოლეკულის სტრუქტურის დადგენაში.მთავარი განსხვავება მოლეკულურ ორბიტალურ თეორიასა და ჰიბრიდიზაციის თეორიას შორის არის ის, რომ მოლეკულური ორბიტალის თეორია აღწერს შემაკავშირებელ და საწინააღმდეგო ორბიტალების ფორმირებას, ხოლო ჰიბრიდიზაციის თეორია აღწერს ჰიბრიდული ორბიტალების ფორმირებას.
