Kluczowa różnica między teorią orbitali molekularnych a teorią wiązań walencyjnych polega na tym, że teoria orbitali molekularnych opisuje tworzenie orbitali molekularnych, podczas gdy teoria wiązań walencyjnych opisuje orbitale atomowe.
Różne cząsteczki mają inne właściwości chemiczne i fizyczne niż pojedyncze atomy, które połączyły się, tworząc te cząsteczki. Aby zrozumieć te różnice między właściwościami atomowymi i molekularnymi, konieczne jest zrozumienie tworzenia wiązań chemicznych między kilkoma atomami, aby utworzyć cząsteczkę. Obecnie do opisu wiązania kowalencyjnego i struktury elektronowej molekuł wykorzystujemy dwie teorie mechaniki kwantowej. Są to teoria wiązań walencyjnych i teoria orbitali molekularnych.
Co to jest teoria orbitali molekularnych?
W cząsteczkach elektrony znajdują się na orbitalach molekularnych, ale ich kształty są różne i są powiązane z więcej niż jednym jądrem atomowym. Teoria orbitali molekularnych to opis cząsteczek w oparciu o orbitale molekularne.
Możemy uzyskać funkcję falową opisującą orbital molekularny przez liniową kombinację orbitali atomowych. Orbital wiążący tworzy się, gdy dwa orbitale atomowe oddziałują w tej samej fazie (interakcja konstruktywna). Kiedy wchodzą w interakcję w fazie (destrukcyjne oddziaływanie), z orbitali antywiążących. Dlatego dla każdej interakcji suborbitalnej istnieją orbitale wiążące i antywiążące. Orbitale wiążące mają niską energię, a elektrony z większym prawdopodobieństwem w nich przebywają. Orbitale antywiążące mają wysoką energię, a kiedy wszystkie orbitale wiążące są wypełnione, elektrony idą i wypełniają orbitale antywiążące.
Czym jest teoria walencyjnego Bonda?
Teoria wiązań walencyjnych opiera się na podejściu wiązań zlokalizowanych, które zakłada, że elektrony w cząsteczce zajmują orbitale atomowe poszczególnych atomów. Na przykład podczas tworzenia cząsteczki H2 dwa atomy wodoru nakładają się na swoje orbitale 1s. Nakładając się na dwa orbitale, dzielą one wspólny region w przestrzeni. Początkowo, gdy oba atomy są daleko od siebie, nie ma między nimi interakcji. Dlatego energia potencjalna wynosi zero.
Gdy atomy zbliżają się do siebie, każdy elektron jest przyciągany przez jądro drugiego atomu, a jednocześnie elektrony odpychają się, podobnie jak jądra. Podczas gdy atomy są nadal rozdzielone, przyciąganie jest większe niż odpychanie, więc energia potencjalna układu maleje. W momencie, w którym energia potencjalna osiąga wartość minimalną, system jest stabilny. Tak się dzieje, gdy dwa atomy wodoru łączą się i tworzą cząsteczkę.
Rysunek 01: Tworzenie wiązania Pi
Jednak ta nakładająca się koncepcja może opisywać tylko proste cząsteczki, takie jak H2, F2, HF itp. Teoria ta nie wyjaśnia cząsteczki takie jak CH4 Niemniej jednak problem ten można rozwiązać, łącząc tę teorię z hybrydową teorią orbitalną. Hybrydyzacja to mieszanie dwóch nierównoważnych orbitali atomowych. Na przykład, w CH4, C ma cztery zhybrydyzowane orbitale sp3 nakładające się z orbitalami s każdego H.
Jaka jest różnica między teorią orbitali molekularnych a teorią wiązań walencyjnych?
Obecnie używamy dwóch teorii mechaniki kwantowej do opisania wiązania kowalencyjnego i struktury elektronowej cząsteczek. Są to teoria wiązań walencyjnych i teoria orbitali molekularnych. Kluczową różnicą między teorią orbitali molekularnych a teorią wiązań walencyjnych jest to, że teoria orbitali molekularnych opisuje tworzenie orbitali molekularnych, podczas gdy teoria wiązań walencyjnych opisuje orbitale atomowe. Co więcej, teoria wiązań walencyjnych może być stosowana tylko dla cząsteczek dwuatomowych, a nie dla cząsteczek wieloatomowych. Możemy jednak zastosować teorię orbitali molekularnych dla dowolnej cząsteczki.
Podsumowanie – Teoria orbitali molekularnych a teoria wiązania walencyjnego
Teoria wiązań walencyjnych i teoria orbitali molekularnych to dwie teorie mechaniki kwantowej opisujące wiązanie kowalencyjne i strukturę elektronową cząsteczek. Kluczową różnicą między teorią orbitali molekularnych a teorią wiązań walencyjnych jest to, że teoria orbitali molekularnych opisuje tworzenie orbitali molekularnych, podczas gdy teoria wiązań walencyjnych opisuje orbitale atomowe.
