Hlavný rozdiel - atómový orbitál vs. molekulárny orbitál

Orbitál je definovaný ako oblasť, kde je pravdepodobnosť nájdenia elektrónu vysoká. Atómy majú svoje vlastné elektróny rotujúce okolo jadra. Keď sa tieto orbitaly prekrývajú a vytvárajú molekuly prostredníctvom väzby, orbitaly sa nazývajú molekulárne orbitaly. Teória valenčných väzieb a teória molekulárnych orbitálov vysvetľuje vlastnosti atómových a molekulárnych orbitálov. Orbitály môžu obsahovať maximálne dva elektróny. Hlavný rozdiel medzi atómovým a molekulárnym orbitálom je v tom, že elektróny v atómovom orbitáli sú ovplyvnené jedným pozitívnym jadrom, zatiaľ čo elektróny molekulárneho orbitálu sú ovplyvnené dvoma alebo viacerými jadrami v závislosti od počtu atómov v molekule.

Tento článok vysvetľuje,

1. Čo je atómový orbitál - Definícia, charakteristika, vlastnosti 2. Čo je to molekulárny orbitál - Definícia, charakteristika, vlastnosti 3. Aký je rozdiel medzi atómovým orbitálom a molekulárnym orbitálom

Čo je atómový orbitál

Atómový orbitál je oblasť s najvyššou pravdepodobnosťou nájdenia elektrónu. Kvantová mechanika vysvetľuje pravdepodobnosť umiestnenia elektrónu v atóme. Nevysvetľuje presnú energiu elektrónu v danom časovom okamihu. Je to vysvetlené v Heisenbergovom princípe neurčitosti. Elektrónovú hustotu atómu možno zistiť z roztokov Schrodingerovej rovnice. Atómový orbitál môže mať maximálne dva elektróny. Atómové orbitaly sú označené ako podúrovne s, p, d a f. Tieto orbitály majú rôzne tvary. Orbitál s je sférický a obsahuje maximálne dva elektróny. Má jednu subenergetickú úroveň. Orbitál má tvar činky a môže obsahovať až šesť elektrónov. Má tri subenergetické úrovne. Orbitály d a f majú zložitejšie tvary. Úroveň d má päť subenergetických skupín a pojme až 10 elektrónov, zatiaľ čo úroveň f má sedem subenergetických úrovní a môže obsahovať maximálne desať a pätnásť elektrónov. Energie orbitálov sú v poradí s <><><>

Obrázok 1: Atómové orbitálne typy

Čo je to molekulárny orbitál

Vlastnosti molekulárnych orbitálov vysvetľuje teória molekulárnych orbitálov. Prvýkrát to navrhli F. Hund a R.S. Mulliken v roku 1932. Podľa teórie molekulárnych orbitálov, keď sú atómy zlúčené za vzniku molekuly, prekrývajúce sa atómové orbitaly stratia svoj tvar v dôsledku účinku jadier. Nové orbitaly prítomné v molekulách sa teraz nazývajú molekulárne orbitaly. Molekulárne orbitaly vznikajú kombináciou takmer rovnakých energetických atómových orbitálov. Na rozdiel od atómových orbitálov nepatria molekulárne orbitaly k jednému atómu v molekule, ale patria k jadrám všetkých atómov, ktoré tvoria molekulu. Jadrá rôznych atómov sa teda správajú ako polycentrické jadro. Konečný tvar molekulárneho orbitálu závisí od tvarov atómových orbitálov, ktoré tvoria molekulu. Podľa Aufbauovho pravidla sú molekulárne orbitály plnené od nízkoenergetického orbitálu po vysokoenergetický orbitál. Rovnako ako atómový orbitál, aj molekulárny orbitál môže obsahovať maximálne dva elektróny. Podľa Pauliho princípu však tieto dva elektróny musia mať opačný spin. Správanie elektrónu v molekulárnom orbitáli je možné opísať pomocou Schrodingerovej rovnice. Vzhľadom na zložitosť molekúl je však aplikácia Schrodingerovej rovnice dosť ťažká. Vedci preto vyvinuli metódu približného hodnotenia správania elektrónov v molekule. Metóda sa nazýva metóda lineárnej kombinácie atómových orbitálov (LCAO).

Obrázok 2: Vznik molekulárneho orbitálu

Rozdiel medzi atómovým orbitálom a molekulárnym orbitálom

Definícia

Atómový orbitál: Atómový orbitál je oblasť s najvyššou pravdepodobnosťou nájdenia elektrónu v atóme.

Molekulárny orbitál: Molekulárny orbitál je oblasť s najvyššou pravdepodobnosťou nájdenia elektrónu v molekule.

Tvorenie

Atómový orbitál: Atómové orbitaly sú tvorené elektrónovým oblakom okolo atómu.

Molekulárny orbitál: Molekulárne orbitaly vznikajú fúziou atómových orbitálov, ktoré majú takmer rovnakú energiu.

Tvar

Atómový orbitál: Tvar atómových orbitálov je určený typom atómového orbitálu (s, p, d alebo f).

Molekulárny orbitál: Tvar molekulárneho orbitálu je určený tvarom atómových orbitálov, ktoré tvoria molekulu.

Opis hustoty elektrónov

Atómový orbitál: Používa sa Schrodingerova rovnica.

Molekulárny orbitál: Používa sa lineárna kombinácia atómových orbitálov (LCAO).

Jadro

Atómový orbitál: Atómový orbitál je monocentrický, pretože sa nachádza okolo jedného jadra.

Molekulárny orbitál: Molekulárny orbitál je polycentrický, pretože sa nachádza okolo rôznych jadier.

Účinok jadra

Atómový orbitál: Jedno jadro ovplyvňuje elektrónový mrak v atómových orbitáloch

Molekulárny orbitál: Na elektrónový oblak v molekulárnych orbitáloch pôsobia ďalšie dve jadrá.

Zhrnutie

Atómové aj molekulárne orbitaly sú oblasti s najvyššou hustotou elektrónov v atómoch a molekulách. Vlastnosti atómových orbitálov sú určené jediným jadrom atómov, zatiaľ čo vlastnosti molekulárnych orbitálov sú určené kombináciou atómových orbitálov, ktoré tvoria molekulu. Toto je hlavný rozdiel medzi atómovým orbitálnym a molekulárnym orbitálom.

Literatúra: 1. Verma, N. K., Khanna, S. K., & Kapila, B. (2010). Komplexná chémia XI. Publikácie Laxmi.2.Ucko, D. A. (2013). Základy chémie. Elsevier. 3. Macin, M. (2012). Stručný sprievodca základmi chémie spoločnosti. Elsevier.

Obrázok so súhlasom: 1. „Orbitália atómu H“ od Pajsa - vlastná práca (verejná doména) cez Commons Wikimedia 2. „Molekulárne orbitály sq“ od Sponka (diskusia) - vlastná práca (verejná doména) cez Commons Wikimedia