Ключевое различие между теорией молекулярных орбиталей и теорией валентных связей заключается в том, что теория молекулярных орбиталей описывает формирование молекулярных орбиталей, тогда как теория валентных связей описывает атомные орбитали.
Различные молекулы обладают другими химическими и физическими свойствами, чем отдельные атомы, которые объединились, чтобы сформировать эти молекулы. Чтобы понять эти различия между атомными и молекулярными свойствами, необходимо понять образование химической связи между несколькими атомами для создания молекулы. В настоящее время мы используем две квантово-механические теории для описания ковалентной связи и электронной структуры молекул. Это теория валентных связей и теория молекулярных орбиталей.
Что такое молекулярная орбитальная теория?
В молекулах электроны находятся на молекулярных орбиталях, но их форма различна, и они связаны с более чем одним атомным ядром. Теория молекулярных орбиталей - это описание молекул на основе молекулярных орбиталей.
Мы можем получить волновую функцию, описывающую молекулярную орбиталь, с помощью линейной комбинации атомных орбиталей. Связующая орбиталь образуется, когда две атомные орбитали взаимодействуют в одной и той же фазе (конструктивное взаимодействие). Когда они взаимодействуют не в фазе (деструктивное взаимодействие), разрыхляющие орбитали из. Следовательно, для каждого суборбитального взаимодействия существуют связывающие и разрыхляющие орбитали. Связывающие орбитали имеют низкую энергию, и электроны с большей вероятностью будут находиться на них. Разрыхляющие орбитали обладают высокой энергией, и когда все связывающие орбитали заполнены, электроны уходят и заполняют разрыхляющие орбитали.
Что такое теория валентных связей?
Теория валентных связей основана на подходе локализованных связей, который предполагает, что электроны в молекуле занимают атомные орбитали отдельных атомов. Например, при образовании молекулы H2 два атома водорода перекрывают свои 1s-орбитали. Перекрывая две орбитали, они имеют общую область в пространстве. Первоначально, когда два атома находятся далеко друг от друга, между ними нет взаимодействия. Следовательно, потенциальная энергия равна нулю.
По мере того как атомы приближаются друг к другу, каждый электрон притягивается ядром другого атома, и в то же время электроны отталкиваются друг от друга, как и ядра. Пока атомы все еще разделены, притяжение больше, чем отталкивание, поэтому потенциальная энергия системы уменьшается. В точке, в которой потенциальная энергия достигает минимального значения, система находится в состоянии устойчивости. Вот что происходит, когда два атома водорода соединяются и образуют молекулу.
Рисунок 01: Формирование пи-связи
Однако эта пересекающаяся концепция может описывать только простые молекулы, такие как H2, F2, HF и т. д. Эта теория не может объяснить молекул типа CH4 Тем не менее, эту проблему можно решить, объединив эту теорию с гибридной орбитальной теорией. Гибридизация - это смешение двух неэквивалентных атомных орбиталей. Например, в CH4 C имеет четыре гибридизированных sp3 орбитали, перекрывающиеся с s-орбиталями каждого H.
В чем разница между молекулярно-орбитальной теорией и теорией валентных связей?
В настоящее время мы используем две квантово-механические теории для описания ковалентной связи и электронной структуры молекул. Это теория валентных связей и теория молекулярных орбиталей. Ключевое различие между теорией молекулярных орбиталей и теорией валентных связей заключается в том, что теория молекулярных орбиталей описывает формирование молекулярных орбиталей, тогда как теория валентных связей описывает атомные орбитали. Более того, теория валентных связей может быть применена только к двухатомным молекулам, а не к многоатомным. Однако мы можем применить теорию молекулярных орбиталей к любой молекуле.
Резюме – Теория молекулярных орбиталей против теории валентных связей
Теория валентной связи и теория молекулярных орбиталей - это две квантово-механические теории, которые описывают ковалентную связь и электронную структуру молекул. Ключевое различие между теорией молекулярных орбиталей и теорией валентных связей заключается в том, что теория молекулярных орбиталей описывает формирование молекулярных орбиталей, тогда как теория валентных связей описывает атомные орбитали.
