Nøkkelforskjellen mellom molekylær orbit alteori og hybridiseringsteori er at molekylær orbit alteori beskriver dannelsen av bindings- og anti-bindings orbitaler, mens hybridiseringsteori beskriver dannelsen av hybridorbitaler.
Det er forskjellige teorier utviklet for å bestemme de elektroniske og orbitale strukturene til molekyler. VSEPR-teori, Lewis-teori, valensbindingsteori, hybridiseringsteori og molekylær orbit alteori er slike viktige teorier. Den mest akseptable teorien blant dem er den molekylære orbit alteorien.
Hva er Molecular Orbital Theory?
Molekylær orbit alteori er en teknikk for å beskrive den elektroniske strukturen til molekyler ved hjelp av kvantemekanikk. Det er den mest produktive måten å forklare kjemisk binding i molekyler. La oss diskutere denne teorien i detalj.
Først må vi vite hva molekylære orbitaler er. En kjemisk binding dannes mellom to atomer når netto tiltrekningskraften mellom to atomkjerner og elektronene mellom dem overstiger den elektrostatiske frastøtningen mellom to atomkjerner. I utgangspunktet betyr dette at tiltrekningskreftene mellom to atomer bør være høyere enn frastøtende krefter mellom de to atomene. Her må elektronene eksistere i et område som kalles "bindingsområde", for å danne denne kjemiske bindingen. Hvis ikke, vil elektronene være i "anti-bindingsområdet" som vil hjelpe frastøtende kraften mellom atomene.
Men hvis kravene er oppfylt og det dannes en kjemisk binding mellom to atomer, kalles de tilsvarende orbitalene som er involvert i bindingen molekylære orbitaler. Her kan vi starte med to orbitaler med to atomer og ende opp med en orbitaler (molekylorbitalen) som tilhører begge atomene.
I følge kvantemekanikken kan atomorbitaler ikke vises eller forsvinne slik vi ønsker. Når orbitaler samhandler med hverandre, har de en tendens til å endre formen tilsvarende. Men ifølge kvantemekanikken står de fritt til å endre formen, men må ha samme antall orbitaler. Da må vi finne den manglende orbitalen. Her gjør in-fase-kombinasjonen av de to atomorbitalene bindings-orbitalen mens ut-fase-kombinasjon danner anti-binding-orbitalen.
Figur 01: Molecular Orbital Diagram
Bindingselektronene okkuperer bindingsorbitalen mens elektronene i anti-bindingsbanen ikke deltar i bindingsdannelsen. Snarere motsetter disse elektronene aktivt dannelsen av den kjemiske bindingen. Bindingsbanen har lavere potensiell energi enn anti-bindingsbanen. Hvis vi betrakter en sigma-binding, er betegnelsen for bindings-orbital σ, og anti-binding-orbitalen er σ. Vi kan bruke denne teorien til å beskrive strukturen til kompliserte molekyler for å forklare hvorfor noen molekyler ikke eksisterer (dvs. He2) og bindingsrekkefølgen til molekyler. Derfor forklarer denne beskrivelsen kort grunnlaget for den molekylære orbit alteorien.
Hva er hybridiseringsteori?
Hybridiseringsteori er en teknikk vi bruker for å beskrive orbitalstrukturen til et molekyl. Hybridisering er dannelsen av hybridorbitaler ved å blande to eller flere atomorbitaler. Orbitalenes orientering bestemmer geometrien til molekylet. Det er en utvidelse av valensbindingsteorien.
Før dannelsen av atomorbitalene har de forskjellige energier, men etter dannelsen har alle orbitalene samme energi. For eksempel kan en s-atomorbital og en p-atomorbital kombineres for å danne to sp-orbitaler. s- og p-atomorbitalene har forskjellige energier (energi av s < energi av p). Men etter hybridiseringen danner den to sp-orbitaler som har samme energi, og denne energien ligger mellom energiene til individuelle s og p-atomiske orbitale energier. Dessuten har denne sp hybrid orbital 50% s orbital karakteristikk og 50% p orbital karakteristikk.
Figur 02: Binding mellom hybridorbitaler til et karbonatom og s orbitaler av hydrogenatomer
Ideen om hybridisering kom først inn i diskusjonen fordi forskere observerte at valensbindingsteorien ikke klarte å forutsi strukturen til noen molekyler som CH4 korrekt. Her, selv om karbonatomet bare har to uparrede elektroner i henhold til elektronkonfigurasjonen, kan det danne fire kovalente bindinger. For å danne fire bindinger, må det være fire uparrede elektroner.
Den eneste måten de kunne forklare dette fenomenet på var å tenke at s- og p-orbitaler av karbonatomer smelter sammen for å danne nye orbitaler k alt hybridorbitaler som har samme energi. Her gir en s + tre p 4 sp3 orbitaler. Derfor fyller elektronene disse hybridorbitalene jevnt (ett elektron per hybridorbital), og følger Hunds regel. Så er det fire elektroner for dannelse av fire kovalente bindinger med fire hydrogenatomer.
Hva er forskjellen mellom molekylær orbit alteori og hybridiseringsteori?
Den molekylære orbit alteorien er en teknikk for å beskrive den elektroniske strukturen til molekyler ved hjelp av kvantemekanikk. Hybridiseringsteori er en teknikk vi bruker for å beskrive orbitalstrukturen til et molekyl. Så den viktigste forskjellen mellom molekylær orbit alteori og hybridiseringsteori er at molekylær orbit alteori beskriver dannelsen av bindings- og anti-bindings orbitaler, mens hybridiseringsteori beskriver dannelsen av hybridorbitaler.
Videre, ifølge den molekylære orbit alteorien, vil nye orbitalformer fra blanding av atomorbitaler av to atomer, mens i hybridiseringsteori danner nye orbitalformer blanding av atomorbitaler av samme atom. Derfor er dette en annen forskjell mellom molekylær orbit alteori og hybridiseringsteori.
Sammendrag – Molecular Orbital Theory vs Hybridization Theory
Både molekylær orbit alteori og hybridiseringsteori er viktige for å bestemme strukturen til et molekyl. Den viktigste forskjellen mellom molekylær orbit alteori og hybridiseringsteori er at molekylær orbit alteori beskriver dannelsen av bindings- og anti-bindings orbitaler, mens hybridiseringsteori beskriver dannelsen av hybridorbitaler.
