La differenza chiave tra la teoria degli orbitali molecolari e la teoria dell'ibridazione è che la teoria degli orbitali molecolari descrive la formazione di orbitali di legame e anti-legame, mentre la teoria dell'ibridazione descrive la formazione di orbitali ibridi.
Ci sono diverse teorie sviluppate per determinare le strutture elettroniche e orbitali delle molecole. Teoria VSEPR, teoria di Lewis, teoria del legame di valenza, teoria dell'ibridazione e teoria degli orbitali molecolari sono teorie così importanti. La teoria più accettabile tra queste è la teoria dell'orbitale molecolare.
Cos'è la teoria dell'orbitale molecolare?
La teoria degli orbitali molecolari è una tecnica per descrivere la struttura elettronica delle molecole usando la meccanica quantistica. È il modo più produttivo per spiegare il legame chimico nelle molecole. Discutiamo questa teoria in dettaglio.
Per prima cosa, dobbiamo sapere cosa sono gli orbitali molecolari. Un legame chimico si forma tra due atomi quando la forza di attrazione netta tra due nuclei atomici e gli elettroni tra di loro supera la repulsione elettrostatica tra due nuclei atomici. Fondamentalmente, questo significa che le forze di attrazione tra due atomi dovrebbero essere superiori alle forze repulsive tra quei due atomi. Qui, gli elettroni devono esistere in una regione chiamata "regione di legame", per formare questo legame chimico. In caso contrario, gli elettroni saranno nella "regione anti-legame" che aiuterà la forza repulsiva tra gli atomi.
Tuttavia, se i requisiti sono soddisfatti e si forma un legame chimico tra due atomi, gli orbitali corrispondenti coinvolti nel legame sono chiamati orbitali molecolari. Qui, possiamo iniziare con due orbitali di due atomi e finire con un orbitale (l'orbitale molecolare) che appartiene a entrambi gli atomi.
Secondo la meccanica quantistica, gli orbitali atomici non possono apparire o scomparire come vorremmo. Quando gli orbitali interagiscono tra loro, tendono a cambiare la loro forma di conseguenza. Ma secondo la meccanica quantistica, sono liberi di cambiare la forma ma devono avere lo stesso numero di orbitali. Quindi dobbiamo trovare l'orbitale mancante. Qui, la combinazione in fase dei due orbitali atomici rende l'orbitale di legame mentre la combinazione fuori fase forma l'orbitale di anti-legame.
Figura 01: Diagramma orbitale molecolare
Gli elettroni di legame occupano l'orbitale di legame mentre gli elettroni nell'orbitale di anti-legame non partecipano alla formazione del legame. Piuttosto, questi elettroni si oppongono attivamente alla formazione del legame chimico. L'orbitale di legame ha un'energia potenziale inferiore rispetto all'orbitale di anti-legame. Se consideriamo un legame sigma, la denotazione per l'orbitale di legame è σ e l'orbitale di anti-legame è σ. Possiamo usare questa teoria per descrivere la struttura di molecole complicate per spiegare perché alcune molecole non esistono (cioè He2) e l'ordine di legame delle molecole. Pertanto, questa descrizione spiega brevemente le basi della teoria dell'orbitale molecolare.
Cos'è la teoria dell'ibridazione?
La teoria dell'ibridazione è una tecnica che usiamo per descrivere la struttura orbitale di una molecola. L'ibridazione è la formazione di orbitali ibridi mescolando due o più orbitali atomici. L'orientamento di questi orbitali determina la geometria della molecola. È un'espansione della teoria del legame di valenza.
Prima della formazione degli orbitali atomici, hanno energie diverse, ma dopo la formazione, tutti gli orbitali hanno la stessa energia. Ad esempio, un orbitale atomico s e un orbitale atomico p possono combinarsi per formare due orbitali sp. Gli orbitali atomici s e p hanno energie diverse (energia di s < energia di p). Ma dopo l'ibridazione, forma due orbitali sp che hanno la stessa energia, e questa energia si trova tra le energie delle singole energie degli orbitali atomici s e p. Inoltre, questo orbitale ibrido sp ha il 50% di caratteristiche orbitali s e il 50% di caratteristiche orbitali p.
Figura 02: Legame tra orbitali ibridi di un atomo di carbonio e s orbitali di atomi di idrogeno
L'idea dell'ibridazione è entrata per la prima volta nella discussione perché gli scienziati hanno osservato che la teoria del legame di valenza non riusciva a prevedere correttamente la struttura di alcune molecole come CH4Qui, sebbene l'atomo di carbonio abbia solo due elettroni spaiati in base alla sua configurazione elettronica, può formare quattro legami covalenti. Per formare quattro legami, devono esserci quattro elettroni spaiati.
L'unico modo per spiegare questo fenomeno era pensare che gli orbitali s e p dell'atomo di carbonio si fondono tra loro per formare nuovi orbitali chiamati orbitali ibridi che hanno la stessa energia. Qui, una s + tre p fornisce 4 orbitali sp3. Pertanto, gli elettroni riempiono questi orbitali ibridi in modo uniforme (un elettrone per orbitale ibrido), obbedendo alla regola di Hund. Poi ci sono quattro elettroni per la formazione di quattro legami covalenti con quattro atomi di idrogeno.
Qual è la differenza tra la teoria dell'orbitale molecolare e la teoria dell'ibridazione?
La teoria dell'orbitale molecolare è una tecnica per descrivere la struttura elettronica delle molecole usando la meccanica quantistica. La teoria dell'ibridazione è una tecnica che usiamo per descrivere la struttura orbitale di una molecola. Quindi, la differenza chiave tra la teoria degli orbitali molecolari e la teoria dell'ibridazione è quella la teoria degli orbitali molecolari descrive la formazione di orbitali di legame e anti-legame, mentre la teoria dell'ibridazione descrive la formazione di orbitali ibridi.
Inoltre, secondo la teoria degli orbitali molecolari, nuove forme orbitali dalla miscelazione di orbitali atomici di due atomi mentre nella teoria dell'ibridazione, nuove forme orbitali formano la miscelazione di orbitali atomici dello stesso atomo. Pertanto, questa è un' altra differenza tra la teoria degli orbitali molecolari e la teoria dell'ibridazione.
Riepilogo – Teoria dell'orbitale molecolare vs teoria dell'ibridazione
Sia la teoria dell'orbitale molecolare che la teoria dell'ibridazione sono importanti nel determinare la struttura di una molecola. Il differenza fondamentale tra la teoria degli orbitali molecolari e la teoria dell'ibridazione è quello la teoria degli orbitali molecolari descrive la formazione di orbitali di legame e anti-legame, mentre la teoria dell'ibridazione descrive la formazione di orbitali ibridi.
