الفرق الرئيسي بين النظرية المدارية الجزيئية ونظرية التهجين هو أن النظرية المدارية الجزيئية تصف تكوين مدارات الترابط ومقاومة الترابط ، بينما تصف نظرية التهجين تشكيل المدارات الهجينة.
هناك نظريات مختلفة تم تطويرها لتحديد الهياكل الإلكترونية والمدارية للجزيئات. تعتبر نظرية VSEPR ونظرية لويس ونظرية رابطة التكافؤ ونظرية التهجين ونظرية المدار الجزيئي نظريات مهمة. النظرية الأكثر قبولًا بينها هي نظرية المدار الجزيئي.
ما هي النظرية المدارية الجزيئية؟
النظرية المدارية الجزيئية هي تقنية لوصف التركيب الإلكتروني للجزيئات باستخدام ميكانيكا الكم. إنها الطريقة الأكثر إنتاجية لشرح الترابط الكيميائي في الجزيئات. دعونا نناقش هذه النظرية بالتفصيل.
أولاً ، نحتاج إلى معرفة المدارات الجزيئية. تتشكل الرابطة الكيميائية بين ذرتين عندما تتجاوز قوة الجذب الصافية بين نواتين ذريتين والإلكترونات بينهما التنافر الكهروستاتيكي بين نواتين ذريتين. يعني هذا في الأساس أن قوى الجذب بين ذرتين يجب أن تكون أعلى من قوى التنافر بين هاتين الذرتين. هنا ، يجب أن توجد الإلكترونات في منطقة تسمى "منطقة الربط" ، لتكوين هذه الرابطة الكيميائية. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فستكون الإلكترونات في "منطقة مقاومة الارتباط" مما يساعد على قوة التنافر بين الذرات.
ومع ذلك ، إذا تم استيفاء المتطلبات وتشكلت رابطة كيميائية بين ذرتين ، فإن المدارات المقابلة المشاركة في الترابط تسمى المدارات الجزيئية.هنا ، يمكننا أن نبدأ بمدارين من ذرتين وينتهي بنا الأمر بمدار واحد (المدار الجزيئي) الذي ينتمي إلى كلتا الذرتين.
وفقًا لميكانيكا الكم ، لا يمكن أن تظهر المدارات الذرية أو تختفي كما نرغب. عندما تتفاعل المدارات مع بعضها البعض ، فإنها تميل إلى تغيير أشكالها وفقًا لذلك. لكن وفقًا لميكانيكا الكم ، فإنهم أحرار في تغيير الشكل ولكنهم بحاجة إلى نفس العدد من المدارات. ثم علينا إيجاد المدار المفقود. هنا ، فإن التركيبة على مراحل من المدارات الذرية تجعل مدار الترابط بينما تركيبة خارج الطور تشكل المدار المضاد للارتباط.
الشكل 01: الرسم البياني المداري الجزيئي
تشغل الإلكترونات الرابطة مدار الترابط بينما لا تشارك الإلكترونات الموجودة في مدار منع الترابط في تكوين الرابطة.بدلاً من ذلك ، تعارض هذه الإلكترونات بنشاط تكوين الرابطة الكيميائية. يحتوي مدار الترابط على طاقة كامنة أقل من المدار المضاد للترابط. إذا أخذنا في الاعتبار رابطة سيجما ، فإن دلالة الارتباط المداري هي σ ، والمدار المضاد للربط هو σ. يمكننا استخدام هذه النظرية لوصف بنية الجزيئات المعقدة لشرح سبب عدم وجود بعض الجزيئات (أي He2) وترتيب الرابطة للجزيئات. وهكذا ، يشرح هذا الوصف بإيجاز أساس نظرية المدار الجزيئي.
ما هي نظرية التهجين؟
نظرية التهجين هي تقنية نستخدمها لوصف البنية المدارية للجزيء. التهجين هو تكوين مدارات هجينة عن طريق خلط اثنين أو أكثر من المدارات الذرية. يحدد اتجاه هذه المدارات هندسة الجزيء. إنه امتداد لنظرية رابطة التكافؤ.
قبل تشكيل المدارات الذرية ، لديهم طاقات مختلفة ، ولكن بعد التكوين ، كل المدارات لها نفس الطاقة.على سبيل المثال ، يمكن أن يتحد المدار الذري s والمدار الذري p لتشكيل مدارين sp. المدارات الذرية s و p لها طاقات مختلفة (طاقة s < طاقة p). ولكن بعد التهجين ، تشكل مداريتين sp لهما نفس الطاقة ، وتكمن هذه الطاقة بين طاقات الطاقات المدارية الذرية s و p الفردية. علاوة على ذلك ، فإن هذا المدار الهجين sp له خصائص مدارية 50٪ s و 50٪ p خصائص مدارية.
الشكل 02: الرابطة بين المدارات الهجينة لذرة الكربون ومدارات ذرات الهيدروجين
دخلت فكرة التهجين لأول مرة في المناقشة لأن العلماء لاحظوا أن نظرية رابطة التكافؤ فشلت في التنبؤ بشكل صحيح ببنية بعض الجزيئات مثل CH4 هنا ، على الرغم من أن ذرة الكربون تحتوي فقط على إلكترونين غير متزاوجين وفقًا لتكوين الإلكترون الخاص بها ، إلا أنها يمكن أن تشكل أربعة روابط تساهمية. لتكوين أربع روابط ، يجب أن يكون هناك أربعة إلكترونات غير مقترنة.
الطريقة الوحيدة التي تمكنوا من تفسير هذه الظاهرة هي التفكير في أن مداري s و p من ذرة الكربون تندمج مع بعضها البعض لتشكيل مدارات جديدة تسمى المدارات الهجينة والتي لها نفس الطاقة. هنا ، واحد s + ثلاثة p يعطي 4 sp3مدارات. لذلك ، تملأ الإلكترونات هذه المدارات الهجينة بالتساوي (إلكترون واحد لكل مدار هجين) ، وفقًا لقاعدة هوند. ثم هناك أربعة إلكترونات لتكوين أربع روابط تساهمية مع أربع ذرات هيدروجين.
ما هو الفرق بين النظرية المدارية الجزيئية ونظرية التهجين؟
النظرية المدارية الجزيئية هي تقنية لوصف التركيب الإلكتروني للجزيئات باستخدام ميكانيكا الكم. نظرية التهجين هي تقنية نستخدمها لوصف البنية المدارية للجزيء.لذا ، فإن الاختلاف الرئيسي بين النظرية المدارية الجزيئية ونظرية التهجين هو أن النظرية المدارية الجزيئية تصف تكوين مدارات الترابط ومقاومة الترابط ، بينما تصف نظرية التهجين تشكيل المدارات الهجينة.
علاوة على ذلك ، وفقًا لنظرية المدار الجزيئي ، فإن الأشكال المدارية الجديدة من خلط المدارات الذرية لذرتين بينما في نظرية التهجين ، تشكل الأشكال المدارية الجديدة خلط المدارات الذرية للذرة نفسها. لذلك ، هذا اختلاف آخر بين النظرية المدارية الجزيئية ونظرية التهجين.
ملخص - النظرية المدارية الجزيئية مقابل نظرية التهجين
كل من النظرية المدارية الجزيئية ونظرية التهجين مهمان في تحديد بنية الجزيء.يتمثل الاختلاف الرئيسي بين النظرية المدارية الجزيئية ونظرية التهجين في أن النظرية المدارية الجزيئية تصف تكوين مدارات الترابط ومقاومة الترابط ، بينما تصف نظرية التهجين تشكيل المدارات الهجينة.
