Η βασική διαφορά μεταξύ της θεωρίας μοριακών τροχιακών και της θεωρίας του δεσμού σθένους είναι ότι η θεωρία μοριακών τροχιακών περιγράφει τον σχηματισμό μοριακών τροχιακών, ενώ η θεωρία του δεσμού σθένους περιγράφει τα ατομικά τροχιακά.
Διαφορετικά μόρια έχουν διαφορετικές χημικές και φυσικές ιδιότητες από τα μεμονωμένα άτομα που ενώθηκαν για να σχηματίσουν αυτά τα μόρια. Για να κατανοήσουμε αυτές τις διαφορές μεταξύ ατομικών και μοριακών ιδιοτήτων, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τον σχηματισμό χημικών δεσμών μεταξύ πολλών ατόμων για τη δημιουργία ενός μορίου. Προς το παρόν, χρησιμοποιούμε δύο κβαντομηχανικές θεωρίες για να περιγράψουμε τον ομοιοπολικό δεσμό και την ηλεκτρονική δομή των μορίων. Αυτά είναι η θεωρία του δεσμού σθένους και η θεωρία μοριακών τροχιακών.
Τι είναι η Μοριακή Τροχιακή Θεωρία;
Στα μόρια, τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε μοριακά τροχιακά, αλλά τα σχήματά τους είναι διαφορετικά και συνδέονται με περισσότερους από έναν ατομικούς πυρήνες. Η θεωρία των μοριακών τροχιακών είναι η περιγραφή των μορίων που βασίζεται σε μοριακά τροχιακά.
Μπορούμε να λάβουμε την κυματική συνάρτηση που περιγράφει ένα μοριακό τροχιακό με τον γραμμικό συνδυασμό ατομικών τροχιακών. Ένα συνδετικό τροχιακό σχηματίζεται όταν δύο ατομικά τροχιακά αλληλεπιδρούν στην ίδια φάση (δομική αλληλεπίδραση). Όταν αλληλεπιδρούν εκτός φάσης (καταστροφική αλληλεπίδραση), αντι-δεσμικά τροχιακά από. Επομένως, υπάρχουν τροχιακά δεσμού και αντι-δεσμού για κάθε υποτροχιακή αλληλεπίδραση. Τα συνδετικά τροχιακά έχουν χαμηλή ενέργεια και τα ηλεκτρόνια είναι πιο πιθανό να διαμένουν σε αυτά. Τα αντιδεσμικά τροχιακά είναι υψηλά σε ενέργεια και όταν γεμίσουν όλα τα τροχιακά δεσμού, τα ηλεκτρόνια πηγαίνουν και γεμίζουν τα τροχιακά αντι-δεσμού.
Τι είναι η θεωρία δεσμού σθένους;
Η θεωρία του δεσμού σθένους βασίζεται στην προσέγγιση εντοπισμένου δεσμού, η οποία υποθέτει ότι τα ηλεκτρόνια σε ένα μόριο καταλαμβάνουν ατομικά τροχιακά των μεμονωμένων ατόμων. Για παράδειγμα, στο σχηματισμό του μορίου H2, δύο άτομα υδρογόνου επικαλύπτουν τα τροχιακά τους 1s. Με την επικάλυψη των δύο τροχιακών, μοιράζονται μια κοινή περιοχή στο χώρο. Αρχικά, όταν τα δύο άτομα απέχουν πολύ μεταξύ τους, δεν υπάρχει αλληλεπίδραση μεταξύ τους. Επομένως, η δυναμική ενέργεια είναι μηδέν.
Καθώς τα άτομα πλησιάζουν το ένα το άλλο, κάθε ηλεκτρόνιο έλκεται από τον πυρήνα του άλλου ατόμου, και ταυτόχρονα, τα ηλεκτρόνια απωθούν το ένα το άλλο, όπως και οι πυρήνες. Ενώ τα άτομα είναι ακόμη διαχωρισμένα, η έλξη είναι μεγαλύτερη από την απώθηση, επομένως η δυναμική ενέργεια του συστήματος μειώνεται. Το σημείο στο οποίο η δυναμική ενέργεια φτάνει την ελάχιστη τιμή, το σύστημα βρίσκεται σε σταθερότητα. Αυτό συμβαίνει όταν δύο άτομα υδρογόνου ενώνονται και σχηματίζουν το μόριο.
Εικόνα 01: Σχηματισμός δεσμού Pi
Ωστόσο, αυτή η επικαλυπτόμενη έννοια μπορεί να περιγράψει μόνο απλά μόρια όπως H2, F2, HF, κ.λπ. Αυτή η θεωρία δεν μπορεί να εξηγήσει μόρια όπως το CH4 Ωστόσο, αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί συνδυάζοντας αυτή τη θεωρία με την υβριδική τροχιακή θεωρία. Υβριδισμός είναι η ανάμειξη δύο μη ισοδύναμων ατομικών τροχιακών. Για παράδειγμα, στο CH4, το C έχει τέσσερα υβριδισμένα sp3 τροχιακά που επικαλύπτονται με τα τροχιακά s κάθε H.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της θεωρίας μοριακών τροχιακών και της θεωρίας του δεσμού σθένους;
Προς το παρόν, χρησιμοποιούμε δύο κβαντομηχανικές θεωρίες για να περιγράψουμε τον ομοιοπολικό δεσμό και την ηλεκτρονική δομή των μορίων. Αυτές είναι η θεωρία του δεσμού σθένους και η θεωρία των μοριακών τροχιακών. Η βασική διαφορά μεταξύ της θεωρίας μοριακών τροχιακών και της θεωρίας του δεσμού σθένους είναι ότι η μοριακή τροχιακή θεωρία περιγράφει τον σχηματισμό μοριακών τροχιακών, ενώ η θεωρία του δεσμού σθένους περιγράφει τα ατομικά τροχιακά. Επιπλέον, η θεωρία του δεσμού σθένους μπορεί να εφαρμοστεί μόνο για διατομικά μόρια και όχι για πολυατομικά μόρια. Ωστόσο, μπορούμε να εφαρμόσουμε τη θεωρία των μοριακών τροχιακών για οποιοδήποτε μόριο.
Σύνοψη – Μοριακή Θεωρία Τροχιακών εναντίον Θεωρίας Δεσμού Σθένους
Η θεωρία του δεσμού σθένους και η θεωρία των μοριακών τροχιακών είναι οι δύο κβαντομηχανικές θεωρίες που περιγράφουν τον ομοιοπολικό δεσμό και την ηλεκτρονική δομή των μορίων. Η βασική διαφορά μεταξύ της θεωρίας μοριακών τροχιακών και της θεωρίας του δεσμού σθένους είναι ότι η μοριακή τροχιακή θεωρία περιγράφει τον σχηματισμό μοριακών τροχιακών, ενώ η θεωρία του δεσμού σθένους περιγράφει τα ατομικά τροχιακά.
