Ключевое различие между гибридными и вырожденными орбиталями заключается в том, что гибридные орбитали - это новые орбитали, которые образуются в результате смешения двух или более орбиталей, тогда как вырожденные орбитали изначально существуют в атоме.
Как следует из названия, гибридная орбиталь представляет собой гибрид двух или более орбиталей. Хотя название вырожденных орбиталей кажется таким же, они не являются вновь образованными орбиталями - они уже существуют в атоме. Более того, все гибридные орбитали в молекуле имеют одинаковую энергию, а вырожденные орбитали в атоме имеют одинаковую энергию.
Что такое гибридные орбитали?
Гибридные орбитали – это орбитали, образованные комбинацией двух или более атомных орбиталей. Мы называем этот комбинированный процесс гибридизацией. До образования этих орбиталей атомные орбитали могут иметь разную энергию, но после образования все орбитали имеют одинаковую энергию. Например, атомная s-орбиталь и p-атомная орбиталь могут объединяться, образуя две sp-орбитали. Атомные орбитали s и p имеют разные энергии (энергия s < энергия p). Но гибридизация приводит к образованию двух sp-орбиталей с одинаковой энергией; эта энергия лежит между энергиями отдельных s и p атомных орбитальных энергий. Более того, эта sp-гибридная орбиталь имеет 50% орбитальных характеристик s и 50% p-орбитальных характеристик.
Рисунок 01: Гибридизация Sp
Идея гибридизации впервые появилась в дискуссии, потому что ученые заметили, что теория валентных связей не может правильно предсказать структуру некоторых молекул, таких как CH4Хотя атом углерода имеет только два неспаренных электрона в соответствии с его электронной конфигурацией, он может образовывать четыре ковалентные связи. Для образования четырех связей должно быть четыре неспаренных электрона. Единственный способ объяснить это явление состоял в том, чтобы думать, что s- и p-орбитали атома углерода сливаются друг с другом, образуя новые орбитали, называемые гибридными орбиталями, которые имеют одинаковую энергию. Здесь один s + три p дает 4 орбитали sp3. Следовательно, электроны заполняют эти гибридные орбитали равномерно (один электрон на гибридную орбиталь), подчиняясь правилу Хунда. Тогда есть четыре электрона для образования четырех ковалентных связей с четырьмя атомами водорода.
Что такое вырожденные орбитали?
Denigrate орбитали - это атомные орбитали, имеющие одинаковую энергию. Например, в р-орбитальной подоболочке имеются три атомные орбитали, отличающиеся друг от друга пространственным расположением. Хотя энергия этих трех p-орбиталей одинакова, они расположены по-разному; поэтому мы называем их вырожденными орбиталями.
Рисунок 02: Пространственное расположение трех p-орбиталей
Однако при наличии внешнего магнитного поля вырождение можно снять. Это связано с тем, что вырожденные орбитали имеют тенденцию приобретать разные энергии в присутствии этого внешнего магнитного поля, и они больше не являются вырожденными орбиталями. Кроме того, пять d-орбиталей в подоболочке d также являются вырожденными орбиталями, поскольку они имеют одинаковую энергию.
В чем разница между гибридными и вырожденными орбиталями?
Ключевое различие между гибридными и вырожденными орбиталями заключается в том, что гибридные орбитали - это новые орбитали, образованные смешением двух или более орбиталей, тогда как вырожденные орбитали - это орбитали, изначально существующие в атоме. Кроме того, гибридные орбитали - это молекулярные орбитали, а вырожденные орбитали - это атомные орбитали. Более того, гибридные орбитали - это молекулярные орбитали с одинаковой энергией, а вырожденные орбитали - это атомные орбитали с одинаковой энергией. Например, sp, sp2 и sp3 орбитали являются гибридными орбиталями, а три p-орбитали в подоболочке p.
Резюме – Гибридные и вырожденные орбитали
Гибридные орбитали - это молекулярные орбитали, а вырожденные орбитали - это атомные орбитали. Ключевое различие между гибридными и вырожденными орбиталями заключается в том, что гибридные орбитали образуются путем смешивания двух или более орбиталей, тогда как вырожденные орбитали изначально существуют в атоме.
