Atomic Orbital vs Hybrid Orbital
De binding in moleculen werd op een nieuwe manier begrepen met de nieuwe theorieën gepresenteerd door Schrodinger, Heisenberg en Paul Diarc. De kwantummechanica kwam met hun bevindingen in beeld. Ze ontdekten dat een elektron zowel deeltjes- als golfeigenschappen heeft. Hiermee ontwikkelde Schrödinger vergelijkingen om het golfkarakter van een elektron te vinden en bedacht hij de golfvergelijking en golffunctie. Golffunctie (Ψ) komt overeen met verschillende toestanden voor het elektron.
Atomaire orbitaal
Max Born wijst op een fysieke betekenis van het kwadraat van de golffunctie (Ψ2) nadat Schrödinger zijn theorie naar voren had gebracht. Volgens Born drukt Ψ2 de kans uit om een elektron op een bepaalde locatie te vinden. Dus als Ψ2 een grotere waarde is, dan is de kans om het elektron in die ruimte te vinden groter. Daarom is de elektronenkansdichtheid in de ruimte groot. Integendeel, als Ψ2 laag is, dan is de elektronenkansdichtheid daar laag. De grafieken van Ψ2 in x-, y- en z-assen tonen deze kansen, en ze hebben de vorm van s-, p-, d- en f-orbitalen. Deze staan bekend als atomaire orbitalen. Een atomaire orbitaal kan worden gedefinieerd als een gebied in de ruimte waar de kans op het vinden van een elektron groot is in een atoom. Atoomorbitalen worden gekenmerkt door kwantumgetallen en elke atomaire orbitaal kan twee elektronen met tegengestelde spins herbergen. Als we bijvoorbeeld de elektronenconfiguratie schrijven, schrijven we als 1s2, 2s2, 2p6, 3s2 1, 2, 3….n gehele getallen zijn de kwantumgetallen. Het superscriptnummer achter de orbitaalnaam geeft het aantal elektronen in die orbitaal aan.s orbitalen zijn bolvormig en klein. P-orbitalen zijn h altervormig met twee lobben. Men zegt dat de ene lob positief is en de andere lob negatief. De plaats waar twee lobben elkaar raken, staat bekend als een knoop. Er zijn 3 p-orbitalen als x, y en z. Ze zijn zo in de ruimte gerangschikt dat hun assen loodrecht op elkaar staan. Er zijn vijf d-orbitalen en 7 f-orbitalen met verschillende vormen. Dus samen volgt het totale aantal elektronen dat zich in een orbitaal kan bevinden.
s orbitaal-2 elektronen
P orbitalen- 6 elektronen
d orbitalen- 10 elektronen
f orbitalen- 14 elektronen
Hybride orbitaal
Hybridisatie is het mengen van twee niet-equivalente atomaire orbitalen. Het resultaat van hybridisatie is de hybride orbitaal. Er zijn veel soorten hybride orbitalen gevormd door het mengen van s-, p- en d-orbitalen. De meest voorkomende hybride orbitalen zijn sp3, sp2 en sp. In CH4 heeft C bijvoorbeeld 6 elektronen met de elektronenconfiguratie 1s2 2s2 2p 2 in de grondtoestand. Wanneer geëxciteerd, beweegt één elektron op het 2s-niveau naar het 2p-niveau en geeft drie 3 elektronen. Dan vermengen het 2s-elektron en de drie 2p-elektronen zich en vormen vier equivalente sp3 hybride orbitalen. Evenzo worden bij sp2 hybridisatie drie hybride orbitalen gevormd en bij sp hybridisatie worden twee hybride orbitalen gevormd. Het aantal geproduceerde hybride orbitalen is gelijk aan de som van de orbitalen die worden gehybridiseerd.
Wat is het verschil tussen atoomorbitalen en hybride orbitalen?
• Hybride orbitalen worden gemaakt van de atomaire orbitalen.
• Verschillende soorten en aantallen atoomorbitalen nemen deel aan het maken van hybride orbitalen.
• Verschillende atoomorbitalen hebben verschillende vormen en aantal elektronen. Maar alle hybride orbitalen zijn equivalent en hebben hetzelfde elektronennummer.
• Hybride orbitalen nemen normaal gesproken deel aan de vorming van covalente sigma-bindingen, terwijl atomaire orbitalen deelnemen aan zowel de vorming van sigma- als pi-bindingen.
