Atomový orbitální vs hybridní orbitální
Vazba v molekulách byla pochopena novým způsobem s novými teoriemi prezentovanými Schrodingerem, Heisenbergem a Paulem Diarcem. Kvantová mechanika vstoupila do obrazu se svými poznatky. Zjistili, že elektron má jak částicové, tak vlnové vlastnosti. S tímto Schrodinger vyvinul rovnice k nalezení vlnové povahy elektronu a přišel s vlnovou rovnicí a vlnovou funkcí. Vlnová funkce (Ψ) odpovídá různým stavům elektronu.
Atomový orbital
Max Born poukazuje na fyzikální význam druhé mocniny vlnové funkce (Ψ2) poté, co Schrodinger předložil svou teorii. Podle Borna Ψ2 vyjadřuje pravděpodobnost nalezení elektronu v určitém místě. Pokud je tedy Ψ2 větší hodnota, pak je pravděpodobnost nalezení elektronu v tomto prostoru vyšší. Proto je v prostoru hustota pravděpodobnosti elektronů velká. Naopak, pokud je Ψ2 nízká, pak je hustota pravděpodobnosti elektronů nízká. Grafy Ψ2 na osách x, y a z ukazují tyto pravděpodobnosti a mají tvar orbitalů s, p, daf. Tyto jsou známé jako atomové orbitaly. Atomový orbital lze definovat jako oblast prostoru, kde je pravděpodobnost nalezení elektronu v atomu velká. Atomové orbitaly jsou charakterizovány kvantovými čísly a každý atomový orbital pojme dva elektrony s opačnými spiny. Například, když zapisujeme konfiguraci elektronů, zapisujeme jako 1s2, 2s2, 2p6, 3s2 1, 2, 3….n celých čísel jsou kvantová čísla. Číslo horního indexu za názvem orbitalu ukazuje počet elektronů v tomto orbitalu. S orbitaly mají tvar koule a jsou malé. P orbitaly mají tvar činky se dvěma laloky. Říká se, že jeden lalok je pozitivní a druhý je negativní. Místo, kde se dva laloky navzájem dotýkají, se nazývá uzel. Existují 3 orbitaly p jako x, y a z. Jsou uspořádány v prostoru tak, že jejich osy jsou na sebe kolmé. Existuje pět orbitalů d a 7 orbitalů f s různými tvary. Takže souhrnně následuje celkový počet elektronů, které mohou být umístěny v orbitalu.
s orbital-2 elektrony
P orbitaly – 6 elektronů
d orbitaly- 10 elektronů
f orbitaly- 14 elektronů
Hybridní orbital
Hybridizace je smíchání dvou neekvivalentních atomových orbitalů. Výsledkem hybridizace je hybridní orbital. Existuje mnoho typů hybridních orbitalů vytvořených smícháním orbitalů s, p a d. Nejběžnější hybridní orbitaly jsou sp3, sp2 a sp. Například v CH4 má C 6 elektronů s elektronovou konfigurací 1s2 2s2 2p 2 v základním stavu. Při excitaci se jeden elektron na úrovni 2s přesune na úroveň 2p, což dává tři 3 elektrony. Poté se elektron 2s a tři elektrony 2p smíchají a vytvoří čtyři ekvivalentní hybridní orbitaly sp3. Podobně při hybridizaci sp2 vznikají tři hybridní orbitaly a při hybridizaci sp dva hybridní orbitaly. Počet vyprodukovaných hybridních orbitalů se rovná součtu hybridizovaných orbitalů.
Jaký je rozdíl mezi atomovými orbitaly a hybridními orbitaly?
• Hybridní orbitaly jsou vyrobeny z atomových orbitalů.
• Na vytváření hybridních orbitalů se podílejí různé typy a počty atomových orbitalů.
• Různé atomové orbitaly mají různé tvary a počet elektronů. Ale všechny hybridní orbitaly jsou ekvivalentní a mají stejné elektronové číslo.
• Hybridní orbitaly se normálně účastní tvorby kovalentní sigma vazby, zatímco atomové orbitaly se účastní jak sigma, tak pí vazby.
