Klíčový rozdíl mezi molekulární teorií orbitalů a teorií valenčních vazeb je ten, že molekulární orbitální teorie popisuje tvorbu molekulárních orbitalů, zatímco teorie valenčních vazeb popisuje atomové orbitaly.
Různé molekuly mají odlišné chemické a fyzikální vlastnosti než jednotlivé atomy, které se spojily a vytvořily tyto molekuly. Abychom porozuměli těmto rozdílům mezi atomovými a molekulárními vlastnostmi, je nutné porozumět tvorbě chemické vazby mezi několika atomy k vytvoření molekuly. V současnosti používáme k popisu kovalentní vazby a elektronové struktury molekul dvě kvantově mechanické teorie. Jedná se o teorii valenčních vazeb a teorii molekulárních orbitalů.
Co je molekulární orbitální teorie?
V molekulách sídlí elektrony v molekulárních orbitalech, ale jejich tvary jsou různé a jsou spojeny s více než jedním atomovým jádrem. Molekulární orbitální teorie je popis molekul založených na molekulárních orbitalech.
Vlnovou funkci popisující molekulární orbital můžeme získat lineární kombinací atomových orbitalů. Vazebný orbital vzniká, když dva atomové orbitaly interagují ve stejné fázi (konstruktivní interakce). Když interagují mimo fázi (destruktivní interakce), anti-vazebné orbitaly z. Pro každou suborbitální interakci tedy existují vazebné a protivazbové orbitaly. Vazebné orbitaly mají nízkou energii a elektrony se v nich pravděpodobněji nacházejí. Antivazebné orbitaly mají vysokou energii, a když jsou všechny vazebné orbitaly naplněny, elektrony jdou a zaplňují antivazebné orbitaly.
Co je Valence Bond Theory?
Teorie valenčních vazeb je založena na přístupu lokalizovaných vazeb, který předpokládá, že elektrony v molekule obsazují atomové orbitaly jednotlivých atomů. Například při tvorbě molekuly H2 dva atomy vodíku překrývají své 1s orbitaly. Tím, že se oba orbitaly překrývají, sdílejí společnou oblast v prostoru. Zpočátku, když jsou dva atomy daleko od sebe, nedochází mezi nimi k žádné interakci. Proto je potenciální energie nulová.
Jak se atomy přibližují k sobě, je každý elektron přitahován jádrem druhého atomu a zároveň se elektrony navzájem odpuzují, stejně jako jádra. Zatímco atomy jsou stále odděleny, přitažlivost je větší než odpuzování, takže potenciální energie systému klesá. V bodě, ve kterém potenciální energie dosáhne minimální hodnoty, je systém ve stabilitě. To se stane, když se dva atomy vodíku spojí a vytvoří molekulu.
Obrázek 01: Vytvoření vazby Pi
Tento překrývající se koncept však může popisovat pouze jednoduché molekuly jako H2, F2, HF atd. Tato teorie nedokáže vysvětlit molekuly jako CH4 Nicméně tento problém lze vyřešit kombinací této teorie s teorií hybridních orbitalů. Hybridizace je smíchání dvou neekvivalentních atomových orbitalů. Například v CH4 má C čtyři hybridizované sp3 orbitaly překrývající se s orbitaly s každého H.
Jaký je rozdíl mezi molekulární orbitální teorií a teorií valenční vazby?
V současnosti používáme k popisu kovalentní vazby a elektronové struktury molekul dvě kvantově mechanické teorie. Jedná se o teorii Valence vazeb a teorii molekulárních orbitalů. Klíčový rozdíl mezi molekulární orbitální teorií a teorií valenčních vazeb je v tom, že molekulární orbitální teorie popisuje tvorbu molekulárních orbitalů, zatímco teorie valenčních vazeb popisuje atomové orbitaly. Teorii valenčních vazeb lze navíc aplikovat pouze na dvouatomové molekuly, nikoli na polyatomové molekuly. Můžeme však aplikovat molekulární orbitální teorii pro jakoukoli molekulu.
Shrnutí – Molekulární orbitální teorie vs. Valence Bond Theory
Teorie valenčních vazeb a teorie molekulárních orbitalů jsou dvě kvantově mechanické teorie, které popisují kovalentní vazbu a elektronovou strukturu molekul. Klíčový rozdíl mezi molekulární orbitální teorií a teorií valenčních vazeb je v tom, že molekulární orbitální teorie popisuje tvorbu molekulárních orbitalů, zatímco teorie valenčních vazeb popisuje atomové orbitaly.
