Atomic Orbital vs Hybrid Orbital
Väzba v molekulách bola pochopená novým spôsobom s novými teóriami prezentovanými Schrodingerom, Heisenbergom a Paulom Diarcom. Kvantová mechanika vstúpila do obrazu so svojimi zisteniami. Zistili, že elektrón má časticové aj vlnové vlastnosti. S týmto Schrodinger vyvinul rovnice na nájdenie vlnovej povahy elektrónu a prišiel s vlnovou rovnicou a vlnovou funkciou. Vlnová funkcia (Ψ) zodpovedá rôznym stavom elektrónu.
Atómový orbitál
Max Born poukazuje na fyzikálny význam druhej mocniny vlnovej funkcie (Ψ2) po tom, čo Schrodinger predložil svoju teóriu. Podľa Borna Ψ2 vyjadruje pravdepodobnosť nájdenia elektrónu na určitom mieste. Takže, ak je Ψ2 väčšia hodnota, potom je pravdepodobnosť nájdenia elektrónu v tomto priestore vyššia. Preto je v priestore hustota pravdepodobnosti elektrónov veľká. Naopak, ak je Ψ2 nízka, potom je hustota pravdepodobnosti elektrónov nízka. Grafy Ψ2 na osiach x, y a z ukazujú tieto pravdepodobnosti a majú tvar orbitálov s, p, d a f. Tieto sú známe ako atómové orbitály. Atómový orbitál možno definovať ako oblasť priestoru, kde je pravdepodobnosť nájdenia elektrónu v atóme veľká. Atómové orbitály sú charakterizované kvantovými číslami a každý atómový orbitál môže pojať dva elektróny s opačnými spinmi. Napríklad, keď píšeme elektrónovú konfiguráciu, píšeme ako 1s2, 2s2, 2p6, 3s2 1, 2, 3….n celé číslo sú kvantové čísla. Číslo horného indexu za názvom orbitálu ukazuje počet elektrónov v tomto orbitále. Orbitály s majú tvar gule a sú malé. P orbitály sú v tvare činky s dvoma lalokmi. Hovorí sa, že jeden lalok je pozitívny a druhý je negatívny. Miesto, kde sa dva laloky navzájom dotýkajú, sa nazýva uzol. Existujú 3 orbitály p ako x, y a z. Sú usporiadané v priestore tak, že ich osi sú na seba kolmé. Existuje päť d orbitálov a 7 f orbitálov s rôznymi tvarmi. Súhrnne teda nasleduje celkový počet elektrónov, ktoré sa môžu nachádzať na orbitáli.
s orbitál-2 elektróny
P orbitály – 6 elektrónov
d orbitály- 10 elektrónov
f orbitály- 14 elektrónov
Hybridný orbitál
Hybridizácia je zmiešanie dvoch neekvivalentných atómových orbitálov. Výsledkom hybridizácie je hybridný orbitál. Existuje mnoho typov hybridných orbitálov vytvorených zmiešaním orbitálov s, p a d. Najbežnejšie hybridné orbitály sú sp3, sp2 a sp. Napríklad v CH4 má C 6 elektrónov s elektrónovou konfiguráciou 1s2 2s2 2p 2 v základnom stave. Pri excitácii sa jeden elektrón na úrovni 2s presunie na úroveň 2p, čím sa získajú tri 3 elektróny. Potom sa elektrón 2s a tri elektróny 2p zmiešajú a vytvoria štyri ekvivalentné hybridné orbitály sp3. Podobne pri hybridizácii sp2 sa vytvoria tri hybridné orbitály a pri hybridizácii sp dva hybridné orbitály. Počet vyprodukovaných hybridných orbitálov sa rovná súčtu orbitálov, ktoré sa hybridizujú.
Aký je rozdiel medzi atómovými orbitálmi a hybridnými orbitálmi?
• Hybridné orbitály sú vyrobené z atómových orbitálov.
• Na tvorbe hybridných orbitálov sa podieľajú rôzne typy a počty atómových orbitálov.
• Rôzne atómové orbitály majú rôzne tvary a počet elektrónov. Ale všetky hybridné orbitály sú ekvivalentné a majú rovnaké elektrónové číslo.
• Hybridné orbitály sa normálne podieľajú na tvorbe kovalentnej sigma väzby, zatiaľ čo atómové orbitály sa podieľajú na tvorbe sigma aj pi väzieb.
