Η βασική διαφορά μεταξύ καθαρών και υβριδικών τροχιακών είναι ότι τα καθαρά τροχιακά είναι τα αρχικά ατομικά τροχιακά ενώ τα υβριδικά τροχιακά σχηματίζονται από την ανάμειξη δύο ή περισσότερων ατομικών τροχιακών.
Στο σχηματισμό χημικών δεσμών απλών μορίων, μπορούμε απλώς να εξετάσουμε την επικάλυψη των ατομικών τροχιακών. Αλλά αν πρόκειται να συζητήσουμε τον χημικό δεσμό σε πολύπλοκα μόρια, πρέπει να γνωρίζουμε τι είναι ο τροχιακός υβριδισμός. Ο τροχιακός υβριδισμός είναι η χημική έννοια που περιγράφει την ανάμειξη ατομικών τροχιακών για να σχηματιστούν νέα υβριδικά τροχιακά. Αυτά τα τροχιακά εμπλέκονται στο σχηματισμό ομοιοπολικών χημικών δεσμών.
Τι είναι τα καθαρά τροχιακά;
Καθαρά τροχιακά είναι ατομικά τροχιακά που περιέχουν ηλεκτρόνια του ατόμου. Αυτά τα τροχιακά δεν είναι μικτά τροχιακά όπως τα υβριδικά τροχιακά. Το τροχιακό δίνει την πιο πιθανή θέση ηλεκτρονίων σε ένα άτομο αφού τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε συνεχή κίνηση γύρω από τον ατομικό πυρήνα. Αντί για μια σταθερή θέση, αυτό δίνει μια περιοχή όπου το ηλεκτρόνιο μπορεί να εμφανιστεί σε μια συγκεκριμένη στιγμή.
Τα καθαρά ατομικά τροχιακά υπάρχουν σε διάφορα σχήματα, όπως σφαιρικό σχήμα, σχήμα αλτήρα. Σύμφωνα με την κβαντομηχανική, υπάρχει ένα σύνολο κβαντικών αριθμών που χρησιμοποιούμε για να ονομάσουμε ένα τροχιακό. Αυτό το σύνολο αριθμών περιλαμβάνει n (κύριος κβαντικός αριθμός), l (κβαντικός αριθμός γωνιακής ορμής), m (μαγνητικός κβαντικός αριθμός) και s (κβαντικός αριθμός περιστροφής). Κάθε τροχιακό καταλαμβάνει το πολύ δύο ηλεκτρόνια. Σύμφωνα με τον κβαντικό αριθμό της γωνιακής ορμής, υπάρχουν τέσσερα κοινώς γνωστά ατομικά τροχιακά ως s τροχιακό (σφαιρικό σχήμα), p τροχιακό (σε σχήμα αλτήρα), d τροχιακό (δύο αλτήρες στο ίδιο επίπεδο) και f τροχιακό (μια περίπλοκη δομή).
Τι είναι τα υβριδικά τροχιακά;
Υβριδικά τροχιακά είναι τα μοριακά τροχιακά που σχηματίζονται από την ανάμειξη ατομικών τροχιακών. Αυτά είναι υποθετικά τροχιακά. Η ανάμειξη συμβαίνει μεταξύ των ατομικών τροχιακών του ίδιου ατόμου. Αυτή η ανάμειξη συμβαίνει για να σχηματιστεί ένας ομοιοπολικός χημικός δεσμός με ένα άλλο άτομο. Η διαδικασία αυτής της ανάμειξης είναι «τροχιακός υβριδισμός» που οδηγεί σε υβριδικά τροχιακά. Ονομάζουμε αυτά τα τροχιακά σύμφωνα με τα ατομικά τροχιακά που υφίστανται υβριδισμό.
Εικόνα 01: Υβριδισμός sp3
Συνεπώς, οι τρεις κύριες μορφές υβριδικών τροχιακών είναι:
- sp υβριδικό τροχιακό – αυτό σχηματίζεται λόγω του υβριδισμού των ατομικών τροχιακών s και p. Επομένως το προκύπτον υβριδικό τροχιακό έχει 50% χαρακτηριστικά s και 50% τροχιακά χαρακτηριστικά p. Αυτό το υβριδικό τροχιακό έχει γραμμική χωρική διάταξη.
- sp2 υβριδικό τροχιακό – αυτό σχηματίζεται λόγω του υβριδισμού ενός s και δύο p τροχιακών. Επομένως το προκύπτον υβριδικό τροχιακό έχει 33% των τροχιακών χαρακτηριστικών s και 66% του τροχιακού χαρακτηριστικού p. Η χωρική διάταξη είναι τριγωνική επίπεδη.
- sp3 υβριδικό τροχιακό – αυτό σχηματίζεται λόγω του υβριδισμού ενός s και τριών p τροχιακών. Ως εκ τούτου, το προκύπτον υβριδικό τροχιακό έχει 25% χαρακτηριστικά s και 75% χαρακτηριστικά p. Η χωρική διάταξη αυτών των υβριδικών τροχιακών είναι τετραεδρική.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ καθαρών και υβριδικών τροχιακών;
Τα καθαρά τροχιακά είναι ατομικά τροχιακά που περιέχουν ηλεκτρόνια του ατόμου, ενώ τα υβριδικά τροχιακά είναι τα μοριακά τροχιακά που σχηματίζονται από την ανάμειξη ατομικών τροχιακών. Αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ καθαρών και υβριδικών τροχιακών. Επιπλέον, τα υβριδικά τροχιακά σχηματίζονται μέσω τροχιακού υβριδισμού, αλλά τα καθαρά τροχιακά δεν υβριδίζονται. Επιπλέον, ο σχηματισμός υβριδικών τροχιακών είναι σημαντικός για το σχηματισμό περίπλοκων χημικών ενώσεων μέσω του σχηματισμού ομοιοπολικών χημικών δεσμών. Όταν εξετάζουμε την ονοματολογία των τροχιακών, ονομάζουμε καθαρά τροχιακά ως s, p, d και f τροχιακά ενώ τα υβριδικά τροχιακά ως sp, sp2, sp3, κ.λπ.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τη διαφορά μεταξύ καθαρών και υβριδικών τροχιακών για γρήγορη αναφορά.
Σύνοψη – Καθαρά έναντι Υβριδικών Τροχιακών
Ατομικά τροχιακά είναι οι περιοχές όπου υπάρχουν ηλεκτρόνια στα άτομα. Σε αυτό το άρθρο, περιγράψαμε δύο τύπους τροχιακών ως καθαρά και υβριδικά τροχιακά. Η βασική διαφορά μεταξύ καθαρών και υβριδικών τροχιακών είναι ότι τα καθαρά τροχιακά είναι τα αρχικά ατομικά τροχιακά ενώ τα υβριδικά τροχιακά σχηματίζονται από την ανάμειξη δύο ή περισσότερων ατομικών τροχιακών.
