Differenza tra teoria dell'orbitale molecolare e teoria del legame di valenza

Teoria dell'orbitale molecolare vs teoria del legame di Valenza

Sappiamo che le molecole hanno proprietà chimiche e fisiche diverse rispetto ai singoli atomi che si uniscono per formare la molecola. Quando gli atomi si uniscono per formare molecole, come le proprietà atomiche stanno cambiando in proprietà molecolari è una domanda. Per comprendere queste differenze è necessario comprendere la formazione del legame chimico tra diversi atomi nella produzione di molecole. Lewis ha proposto un modo per rappresentare il legame. Rappresentò gli elettroni di valenza di un atomo con punti e disse che quando questi elettroni di valenza vengono condivisi o dati a un altro atomo per raggiungere la configurazione del gas nobile, si formano legami chimici. Tuttavia, questa teoria non potrebbe spiegare molte proprietà chimiche osservate. Pertanto, per una corretta spiegazione della formazione del legame chimico, dobbiamo cercare la meccanica quantistica. Allo stato attuale, due teorie della meccanica quantistica sono usate per descrivere il legame covalente e la struttura elettronica delle molecole. Quelli sono la teoria del legame di Valenza e la teoria dell'orbitale molecolare che sono descritti di seguito.

Teoria del legame di Valenza

La teoria del legame di valenza si basa sull'approccio di legame localizzato, in cui si assume che gli elettroni di una molecola occupino gli orbitali atomici dei singoli atomi. Per esempio, nella formazione della molecola di H2, due atomi di idrogeno si sovrappongono ai loro orbitali 1s. Sovrapponendo i due orbitali, condividono una regione comune nello spazio. Inizialmente, quando i due atomi sono distanti, non c'è interazione tra loro. Quindi l'energia potenziale è zero. Quando gli atomi si avvicinano l'un l'altro, ogni elettrone viene attratto dal nucleo nell'altro atomo e allo stesso tempo gli elettroni si respingono a vicenda, così come i nuclei. Mentre gli atomi sono ancora separati, l'attrazione è maggiore della repulsione, quindi l'energia potenziale del sistema diminuisce. Il punto in cui l'energia potenziale raggiunge il valore minimo, il sistema è in stabilità. E questo è quello che succede quando due atomi di idrogeno si uniscono e formano la molecola. Tuttavia, questo concetto sovrapposto può solo descrivere molecole semplici come H2, F2, HF, ecc. Ma quando si tratta di molecole come CH4, questa teoria non riesce a spiegarle. Tuttavia, combinando questa teoria con la teoria dell'orbita ibrida, questo problema può essere superato. L'ibridazione è la combinazione di due orbitali atomici non equivalenti. Ad esempio, in CH4, C ha quattro orbitali sp3 ibridi che si sovrappongono agli orbitali s di ciascuna H.

Teoria orbitale molecolare

Nelle molecole, gli elettroni risiedono in orbitali molecolari ma le loro forme sono diverse e sono associati a più di un nucleo atomico. La descrizione di molecole basate su orbitali molecolari è chiamata teoria dell'orbitale molecolare. La funzione d'onda che descrive un orbitale molecolare può essere ottenuta dalla combinazione lineare di orbitali atomici. Le forme orbitali di legame, quando due orbitali atomici interagiscono nella stessa fase (interazione costruttiva). Quando interagiscono fuori fase (interazione distruttiva), da orbitali anti bonding. Quindi ci sono un orbitale bonding e anti bonding per ogni interazione sub-orbitale. Nelle molecole sono disposti orbitali di legame e anti-legame. Gli orbitali di legame hanno una bassa energia e gli elettroni hanno maggiori probabilità di risiedere in quelli. Gli orbitali anti-bonding sono ricchi di energia, e quando tutti gli orbitali sono pieni, gli elettroni vanno a riempire gli orbitali anti-bonding.