Kluczowa różnica między orbitalami hybrydowymi i zdegenerowanymi polega na tym, że orbitale hybrydowe są nowymi orbitalami, które powstają z mieszania dwóch lub więcej orbitali, podczas gdy zdegenerowane orbitale pierwotnie istnieją w atomie.
Jak sama nazwa wskazuje, orbital hybrydowy to hybryda dwóch lub więcej orbitali. Chociaż nazwa orbital zdegenerowany wydaje się taka sama, nie są to nowo powstałe orbitale – już istnieją w atomie. Co więcej, wszystkie orbitale hybrydowe w cząsteczce mają tę samą energię, podczas gdy zdegenerowane orbitale w atomie mają tę samą energię.
Czym są orbitale hybrydowe?
Orbitale hybrydowe to orbitale utworzone przez połączenie dwóch lub więcej orbitali atomowych. Nazywamy to hybrydyzacją procesu łączenia. Przed utworzeniem tych orbitali, orbitale atomowe mogą mieć różne energie, ale po utworzeniu wszystkie orbitale mają tę samą energię. Na przykład orbital atomowy s i orbital atomowy p mogą się łączyć, tworząc dwa orbitale sp. Orbitale atomowe s i p mają różne energie (energia s < energia p). Ale hybrydyzacja powoduje powstanie dwóch orbitali sp o tej samej energii; ta energia leży między energiami poszczególnych energii orbitalnych s i p atomowych. Co więcej, ten hybrydowy orbital sp ma 50% charakterystyk orbitalnych s i 50% charakterystyk orbitalnych p.
Rysunek 01: Hybrydyzacja Sp
Pomysł hybrydyzacji po raz pierwszy pojawił się w dyskusji, ponieważ naukowcy zaobserwowali, że teoria wiązań walencyjnych nie jest w stanie poprawnie przewidzieć struktury niektórych cząsteczek, takich jak CH4Chociaż atom węgla ma tylko dwa niesparowane elektrony zgodnie z jego konfiguracją elektronową, może tworzyć cztery wiązania kowalencyjne. Aby utworzyć cztery wiązania, muszą być cztery niesparowane elektrony. Jedynym sposobem wyjaśnienia tego zjawiska było założenie, że orbitale s i p atomu węgla łączą się ze sobą, tworząc nowe orbitale zwane orbitalami hybrydowymi, które mają taką samą energię. Tutaj jeden s + trzy p daje 4 orbitale sp3. Dlatego elektrony równomiernie wypełniają te orbitale hybrydowe (jeden elektron na orbital hybrydowy), zgodnie z regułą Hunda. Następnie są cztery elektrony do utworzenia czterech wiązań kowalencyjnych z czterema atomami wodoru.
Co to są zdegenerowane orbitale?
Orbitale oczerniające to orbitale atomowe o tej samej energii. Na przykład w podpowłoce orbitalnej p istnieją trzy orbitale atomowe, które różnią się od siebie układem przestrzennym. Chociaż energia tych trzech orbitali p jest taka sama, są one różnie ułożone; dlatego nazywamy je zdegenerowanymi orbitalami.
Rysunek 02: Rozmieszczenie przestrzenne trzech orbitali p
Jednakże w obecności zewnętrznego pola magnetycznego możemy usunąć degenerację. Dzieje się tak dlatego, że zdegenerowane orbitale mają tendencję do uzyskiwania różnych energii w obecności tego zewnętrznego pola magnetycznego i nie są już zdegenerowanymi orbitalami. Co więcej, pięć orbitali d w podpowłoce d jest również orbitalami zdegenerowanymi, ponieważ mają taką samą energię.
Jaka jest różnica między orbitami hybrydowymi a zdegenerowanymi?
Kluczowa różnica między orbitalami hybrydowymi i zdegenerowanymi polega na tym, że orbitale hybrydowe są nowymi orbitalami utworzonymi przez zmieszanie dwóch lub więcej orbitali, podczas gdy orbitale zdegenerowane to orbitale, które pierwotnie istniały w atomie. Ponadto orbitale hybrydowe są orbitalami molekularnymi, podczas gdy orbitale zdegenerowane są orbitalami atomowymi. Co więcej, orbitale hybrydowe są orbitalami molekularnymi o tej samej energii, podczas gdy orbitale zdegenerowane są orbitalami atomowymi o tej samej energii. Na przykład sp, sp2 i sp3 orbitale są orbitalami hybrydowymi, podczas gdy trzy orbitale p w podpowłoce p.
Podsumowanie – orbitale hybrydowe a zdegenerowane
Orbitale hybrydowe to orbitale molekularne, podczas gdy orbitale zdegenerowane to orbitale atomowe. Kluczowa różnica między orbitalami hybrydowymi i zdegenerowanymi polega na tym, że orbitale hybrydowe powstają przez zmieszanie dwóch lub więcej orbitali, podczas gdy zdegenerowane orbitale pierwotnie istnieją w atomie.
