Різниця між гібридними та виродженими орбіталями

The ключова різниця між гібридними та виродженими орбіталями саме це гібридні орбіталі - це нові орбіталі, які утворюються в результаті змішування двох або більше орбіталей, тоді як вироджені орбіталі спочатку існують в атомі.

Як випливає з назви, гібридна орбіталь - це гібрид двох або більше орбіталей. Хоча назва виродженої орбіталі здається однаковою, вони не є новосформованими орбіталями - вони вже існують в атомі. Більше того, всі гібридні орбіталі в молекулі мають однакову енергію, тоді як вироджені орбіталі в атомі мають однакову енергію.

ЗМІСТ

1. Огляд та ключові відмінності
2. Що таке гібридні орбіталі
3. Що таке вироджені орбіталі
4. Порівняльне порівняння - гібридні проти вироджених орбіталей у табличній формі
5. Підсумок

Що таке гібридні орбіталі?

Гібридні орбіталі - це орбіталі, утворені комбінацією двох або більше атомних орбіталей. Ми називаємо цю комбіновану технологію гібридизацією. До утворення цих орбіталей атомні орбіталі можуть мати різну енергію, але після утворення всі орбіталі мають однакову енергію. Наприклад, s атомна орбіталь і p атомна орбіталь можуть об'єднуватися, утворюючи дві орбіталі sp. Атомні орбіталі s і p мають різні енергії (енергія s < energy of p). But, hybridization results in the formation of two sp orbitals having the same energy; this energy lies between the energies of individual s and p atomic orbital energies. Moreover, this sp hybrid orbital has 50% s orbital characteristics and 50% p orbital characteristics.

Малюнок 01: Гібридизація Sp

Ідея гібридизації вперше потрапила в дискусію, оскільки вчені зауважили, що теорія валентних зв'язків не вдається правильно передбачити структуру деяких молекул, таких як СН₄. Незважаючи на те, що атом вуглецю має лише два неспарені електрони відповідно до його електронної конфігурації, він може утворювати чотири ковалентні зв’язки. Для того щоб утворити чотири зв’язки, повинно бути чотири непарних електрона. Єдиним способом пояснити це явище було думати, що s і p орбіталі атома вуглецю зливаються між собою, утворюючи нові орбіталі, звані гібридними орбіталями, які мають однакову енергію. Тут один s + три р дає 4 сп³ орбіталі. Тому електрони заповнюють ці гібридні орбіталі рівномірно (один електрон на гібридну орбіталь), підкоряючись правилу Гунда. Тоді є чотири електрони для утворення чотирьох ковалентних зв’язків з чотирма атомами водню.

Що таке вироджені орбіталі?

Денігративні орбіталі - це атомні орбіталі, що мають однакову енергію. Наприклад, у пірбітній орбіталі є три атомні орбіталі, які відрізняються одна від одної за просторовим розташуванням. Хоча енергія цих трьох p орбіталей однакова, вони по-різному розташовані; тому ми називаємо їх виродженими орбіталями.

Малюнок 02: Просторове розташування трьох p орбіталей

Однак за наявності зовнішнього магнітного поля ми можемо зняти виродження. Це тому, що вироджені орбіталі, як правило, отримують різні енергії за наявності цього зовнішнього магнітного поля, і вони більше не вироджуються орбіталями. Крім того, п'ять d орбіталей у d-підмножині також є виродженими орбіталями, оскільки вони мають однакову енергію.

Яка різниця між гібридними та виродженими орбіталями?

Ключова відмінність між гібридними та виродженими орбіталями полягає в тому, що гібридні орбіталі - це нові орбіталі, утворені змішуванням двох або більше орбіталей, тоді як вироджені орбіталі - це орбіталі, які спочатку існують в атомі. Крім того, гібридні орбіталі - це молекулярні орбіталі, а вироджені орбіталі - атомні орбіталі. Більше того, гібридні орбіталі - це молекулярні орбіталі, що мають однакову енергію, тоді як вироджені орбіталі - атомні орбіталі, що мають однакову енергію. Наприклад, sp, sp² і сп³ орбіталі - це гібридні орбіталі, в той час як три p орбіталі в p підмножині.

Підсумок - Гібридні проти вироджених орбіталей

Гібридні орбіталі - це молекулярні орбіталі, тоді як вироджені орбіталі - атомні орбіталі. Ключова відмінність між гібридними та виродженими орбіталями полягає в тому, що гібридні орбіталі утворюються шляхом змішування двох або більше орбіталей, тоді як вироджені орбіталі спочатку існують в атомі.

Довідка:

1. Гельменстін, Енн Марі. "Гібридне орбітальне визначення". ThoughtCo, 22 червня 2018 р., Доступний тут.

Надано зображення:

1. "Sp гібридизація" від Tem5psu - Власна робота (CC BY-SA 3.0) через Wikimedia Commons
2. “Px py pz orbitals” від Фонду CK-12 - Файл: High School Chemistry.pdf, сторінка 268 (CC BY-SA 3.0) через Wikimedia Commons