Η βασική διαφορά μεταξύ μοριακού τροχιακού και ατομικού τροχιακού είναι ότι τα ατομικά τροχιακά περιγράφουν τις θέσεις όπου η πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίων είναι υψηλή σε ένα άτομο, ενώ τα μοριακά τροχιακά περιγράφουν τις πιθανές θέσεις ηλεκτρονίων σε ένα μόριο.
Ο δεσμός στα μόρια έγινε κατανοητός με νέο τρόπο με τις νέες θεωρίες που παρουσίασαν οι Schrodinger, Heisenberg και Paul Dirac. Όταν η κβαντομηχανική ήρθε στην εικόνα με τα ευρήματά της, ανακαλύφθηκε ότι ένα ηλεκτρόνιο έχει ιδιότητες τόσο σωματιδίων όσο και κυματικών. Με αυτό, ο Schrodinger ανέπτυξε εξισώσεις για να βρει την κυματική φύση ενός ηλεκτρονίου και κατέληξε στην κυματική εξίσωση και την κυματική συνάρτηση. Η κυματική συνάρτηση (Ψ) αντιστοιχεί σε διαφορετικές καταστάσεις για το ηλεκτρόνιο.
Τι είναι ένα μοριακό τροχιακό;
Τα άτομα ενώνονται για να σχηματίσουν μόρια. Όταν δύο άτομα πλησιάζουν μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα μόριο, τα ατομικά τροχιακά επικαλύπτονται και συνδυάζονται για να γίνουν μοριακά τροχιακά. Ο αριθμός των νεοσχηματισθέντων μοριακών τροχιακών είναι ίσος με τον αριθμό των συνδυασμένων ατομικών τροχιακών. Επιπλέον, το μοριακό τροχιακό περιβάλλει τους δύο πυρήνες των ατόμων και τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν γύρω από τους δύο πυρήνες. Παρόμοια με τα ατομικά τροχιακά, τα μοριακά τροχιακά περιέχουν κατά μέγιστο 2 ηλεκτρόνια, τα οποία έχουν αντίθετα σπιν.
Εικόνα 01: Μοριακά τροχιακά σε ένα μόριο
Επιπλέον, υπάρχουν δύο τύποι μοριακών τροχιακών: τα συνδετικά μοριακά τροχιακά και τα αντιδεσμικά μοριακά τροχιακά. Τα συνδετικά μοριακά τροχιακά περιέχουν ηλεκτρόνια στη θεμελιώδη κατάσταση ενώ τα αντιδεσμικά μοριακά τροχιακά δεν περιέχουν ηλεκτρόνια στη θεμελιώδη κατάσταση. Επιπλέον, τα ηλεκτρόνια μπορεί να καταλαμβάνουν αντιδεσμικά τροχιακά εάν το μόριο βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση.
Τι είναι ένα ατομικό τροχιακό;
Ο Max Born επεσήμανε μια φυσική σημασία στο τετράγωνο της κυματικής συνάρτησης (Ψ2) αφού ο Schrodinger παρουσίασε τη θεωρία του. Σύμφωνα με τον Born, το Ψ2 εκφράζει την πιθανότητα να βρεθεί ένα ηλεκτρόνιο σε μια συγκεκριμένη θέση. αν το Ψ2 είναι μεγάλη τιμή, τότε η πιθανότητα να βρεθεί το ηλεκτρόνιο σε αυτόν τον χώρο είναι μεγαλύτερη. Επομένως, στο χώρο, η πυκνότητα πιθανότητας ηλεκτρονίων είναι μεγάλη. Ωστόσο, εάν το Ψ2 είναι χαμηλό, τότε η πυκνότητα πιθανότητας ηλεκτρονίων είναι χαμηλή. Τα διαγράμματα του Ψ2 στους άξονες x, y και z δείχνουν αυτές τις πιθανότητες και παίρνουν το σχήμα των τροχιακών s, p, d και f. Αυτά τα ονομάζουμε ατομικά τροχιακά.
Εικόνα 02: Διαφορετικά ατομικά τροχιακά
Επιπλέον, ορίζουμε ένα ατομικό τροχιακό ως μια περιοχή του χώρου όπου η πιθανότητα να βρεθεί ένα ηλεκτρόνιο είναι μεγάλη σε ένα άτομο. Μπορούμε να χαρακτηρίσουμε αυτά τα τροχιακά με κβαντικούς αριθμούς και κάθε ατομικό τροχιακό μπορεί να φιλοξενήσει δύο ηλεκτρόνια με αντίθετα σπιν. Για παράδειγμα, όταν γράφουμε τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων, τη γράφουμε ως 1s2, 2s2, 2p6, 3s2. 1, 2, 3….n ακέραιες τιμές είναι οι κβαντικοί αριθμοί. Ο εκθέτης μετά το όνομα του τροχιακού δείχνει τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε αυτό το τροχιακό. Τα τροχιακά s έχουν σχήμα σφαίρας και μικρά ενώ τα τροχιακά P έχουν σχήμα αλτήρα με δύο λοβούς. Εδώ, ο ένας λοβός είναι θετικός ενώ ο άλλος είναι αρνητικός. Επιπλέον, το μέρος όπου δύο λοβοί εφάπτονται μεταξύ τους είναι ο κόμβος. Υπάρχουν 3 p τροχιακά ως x, y και z. Είναι διατεταγμένα στο χώρο με τέτοιο τρόπο ώστε οι άξονές τους να είναι κάθετοι μεταξύ τους.
Υπάρχουν πέντε d τροχιακά και 7 τροχιακά f με διαφορετικά σχήματα. Επομένως, τα ακόλουθα είναι ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων που μπορούν να βρίσκονται σε ένα τροχιακό.
- s τροχιακά-2 ηλεκτρόνια
- p τροχιακά- 6 ηλεκτρόνια
- d τροχιακά- 10 ηλεκτρόνια
- f τροχιακά- 14 ηλεκτρόνια
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του μοριακού τροχιακού και του ατομικού τροχιακού;
Η βασική διαφορά μεταξύ μοριακού τροχιακού και ατομικού τροχιακού είναι ότι τα ατομικά τροχιακά περιγράφουν τις θέσεις όπου η πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίων είναι υψηλή σε ένα άτομο, ενώ τα μοριακά τροχιακά περιγράφουν τις πιθανές θέσεις ηλεκτρονίων σε ένα μόριο. Επιπλέον, τα ατομικά τροχιακά υπάρχουν σε άτομα ενώ τα μοριακά τροχιακά υπάρχουν στα μόρια. Επιπλέον, ο συνδυασμός ατομικών τροχιακών έχει ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό μοριακών τροχιακών. Επιπλέον, τα ατομικά τροχιακά ονομάζονται ως s, p, d και f ενώ υπάρχουν δύο τύποι μοριακών τροχιακών ως δεσμευτικά και αντιδεσμικά μοριακά τροχιακά.
Σύνοψη – Μοριακό τροχιακό έναντι ατομικού τροχιακού
Η βασική διαφορά μεταξύ μοριακού τροχιακού και ατομικού τροχιακού είναι ότι τα ατομικά τροχιακά περιγράφουν τις θέσεις όπου η πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίων είναι υψηλή σε ένα άτομο, ενώ τα μοριακά τροχιακά περιγράφουν τις πιθανές θέσεις ηλεκτρονίων σε ένα μόριο.
