Het belangrijkste verschil tussen de moleculaire orbita altheorie en de hybridisatietheorie is dat de moleculaire orbita altheorie de vorming van bindende en anti-bindende orbitalen beschrijft, terwijl de hybridisatietheorie de vorming van hybride orbitalen beschrijft.
Er zijn verschillende theorieën ontwikkeld om de elektronische en orbitale structuren van moleculen te bepalen. VSEPR-theorie, Lewis-theorie, valentiebindingstheorie, hybridisatietheorie en moleculaire orbita altheorie zijn zulke belangrijke theorieën. De meest aanvaardbare theorie onder hen is de moleculaire orbita altheorie.
Wat is moleculaire orbitale theorie?
Moleculaire orbita altheorie is een techniek om de elektronische structuur van moleculen te beschrijven met behulp van kwantummechanica. Het is de meest productieve manier om chemische bindingen in moleculen te verklaren. Laten we deze theorie in detail bespreken.
Eerst moeten we weten wat moleculaire orbitalen zijn. Een chemische binding vormt zich tussen twee atomen wanneer de netto aantrekkingskracht tussen twee atoomkernen en de elektronen daartussen groter is dan de elektrostatische afstoting tussen twee atoomkernen. Dit betekent in feite dat de aantrekkingskracht tussen twee atomen groter moet zijn dan de afstotende krachten tussen die twee atomen. Hier moeten de elektronen bestaan in een gebied dat "bindingsgebied" wordt genoemd, om deze chemische binding te vormen. Zo niet, dan bevinden de elektronen zich in het "anti-bindende gebied", wat de afstotende kracht tussen de atomen zal helpen.
Als echter aan de vereisten wordt voldaan en er een chemische binding ontstaat tussen twee atomen, dan worden de corresponderende orbitalen die betrokken zijn bij de binding moleculaire orbitalen genoemd. Hier kunnen we beginnen met twee orbitalen van twee atomen en eindigen met één orbitaal (de moleculaire orbitaal) die bij beide atomen hoort.
Volgens de kwantummechanica kunnen atoomorbitalen niet verschijnen of verdwijnen zoals we willen. Wanneer orbitalen met elkaar interageren, hebben ze de neiging om hun vorm dienovereenkomstig te veranderen. Maar volgens de kwantummechanica zijn ze vrij om van vorm te veranderen, maar moeten ze hetzelfde aantal orbitalen hebben. Dan moeten we de ontbrekende orbitaal vinden. Hier maakt de in-fase combinatie van de twee atomaire orbitalen de bindende orbitaal, terwijl de uit-fase combinatie de anti-bindende orbitaal vormt.
Figuur 01: Moleculair orbitaal diagram
De bindende elektronen bezetten de bindende orbitaal, terwijl de elektronen in de anti-bindende orbitaal niet deelnemen aan de vorming van bindingen. In plaats daarvan verzetten deze elektronen zich actief tegen de vorming van de chemische binding. De bindingsorbitaal heeft een lagere potentiële energie dan de anti-bindingsorbitaal. Als we een sigma-binding beschouwen, is de aanduiding voor bindingsorbitaal σ, en de anti-bindingsorbitaal is σ. We kunnen deze theorie gebruiken om de structuur van gecompliceerde moleculen te beschrijven om uit te leggen waarom sommige moleculen niet bestaan (d.w.z. He2) en de bindingsvolgorde van moleculen. Deze beschrijving verklaart dus in het kort de basis van de moleculaire orbita altheorie.
Wat is hybridisatietheorie?
Hybridisatietheorie is een techniek die we gebruiken om de orbitale structuur van een molecuul te beschrijven. Hybridisatie is de vorming van hybride orbitalen door twee of meer atoomorbitalen te mengen. De oriëntatie van deze orbitalen bepa alt de geometrie van het molecuul. Het is een uitbreiding van de valentiebandtheorie.
Vóór de vorming van de atomaire orbitalen hebben ze verschillende energieën, maar na de vorming hebben alle orbitalen dezelfde energie. Een s-atomaire orbitaal en een p-atomaire orbitaal kunnen bijvoorbeeld worden gecombineerd om twee sp-orbitalen te vormen. De s en p atomaire orbitalen hebben verschillende energieën (energie van s < energie van p). Maar na de hybridisatie vormt het twee sp-orbitalen die dezelfde energie hebben, en deze energie ligt tussen de energieën van individuele s- en p-atomaire orbitale energieën. Bovendien heeft deze sp hybride orbitaal 50% s-orbitaalkenmerken en 50% p-orbitaalkenmerken.
Figuur 02: Binding tussen hybride orbitalen van een koolstofatoom en s orbitalen van waterstofatomen
Het idee van hybridisatie kwam voor het eerst in de discussie omdat wetenschappers opmerkten dat de valentiebindingstheorie de structuur van sommige moleculen zoals CH4 niet correct kon voorspellenHier, hoewel het koolstofatoom slechts twee ongepaarde elektronen heeft volgens zijn elektronenconfiguratie, kan het vier covalente bindingen vormen. Om vier bindingen te vormen, moeten er vier ongepaarde elektronen zijn.
De enige manier waarop ze dit fenomeen konden verklaren, was te denken dat s- en p-orbitalen van koolstofatomen met elkaar versmelten om nieuwe orbitalen te vormen, hybride orbitalen genaamd, die dezelfde energie hebben. Hier geeft één s + drie p 4 sp3 orbitalen. Daarom vullen de elektronen deze hybride orbitalen gelijkmatig (één elektron per hybride orbitaal), volgens de regel van de Hund. Dan zijn er vier elektronen voor de vorming van vier covalente bindingen met vier waterstofatomen.
Wat is het verschil tussen moleculaire orbitale theorie en hybridisatietheorie?
De moleculaire orbita altheorie is een techniek om de elektronische structuur van moleculen te beschrijven met behulp van kwantummechanica. Hybridisatietheorie is een techniek die we gebruiken om de orbitale structuur van een molecuul te beschrijven. Het belangrijkste verschil tussen de moleculaire orbita altheorie en de hybridisatietheorie is dat de moleculaire orbita altheorie de vorming van bindende en anti-bindende orbitalen beschrijft, terwijl de hybridisatietheorie de vorming van hybride orbitalen beschrijft.
Bovendien, volgens de moleculaire orbita altheorie, nieuwe orbitale vormen door het mengen van atomaire orbitalen van twee atomen, terwijl in hybridisatietheorie nieuwe orbitale vormen het mengen van atomaire orbitalen van hetzelfde atoom vormen. Daarom is dit een ander verschil tussen moleculaire orbita altheorie en hybridisatietheorie.
Samenvatting – Moleculaire orbitale theorie versus hybridisatietheorie
Zowel de moleculaire orbita altheorie als de hybridisatietheorie zijn belangrijk bij het bepalen van de structuur van een molecuul. Het belangrijkste verschil tussen de moleculaire orbita altheorie en de hybridisatietheorie is dat de moleculaire orbita altheorie de vorming van bindende en anti-bindende orbitalen beschrijft, terwijl de hybridisatietheorie de vorming van hybride orbitalen beschrijft.
