Tofauti kuu kati ya nadharia ya obiti ya molekuli na nadharia ya mseto ni kwamba nadharia ya obiti ya molekuli inaeleza uundaji wa obiti za uunganisho na zinazopinga kuunganisha, ilhali nadharia ya mseto inaelezea uundaji wa obiti mseto.
Kuna nadharia tofauti zilizotengenezwa ili kubainisha miundo ya kielektroniki na obiti ya molekuli. Nadharia ya VSEPR, nadharia ya Lewis, nadharia ya dhamana ya valence, nadharia ya mseto na nadharia ya obiti ya molekuli ni nadharia muhimu kama hizo. Nadharia inayokubalika zaidi kati yao ni nadharia ya obiti ya molekuli.
Nadharia ya Obiti ya Molekuli ni nini?
Nadharia ya obiti ya molekuli ni mbinu ya kuelezea muundo wa kielektroniki wa molekuli kwa kutumia mechanics ya quantum. Ni njia yenye tija zaidi ya kuelezea uhusiano wa kemikali katika molekuli. Hebu tujadili nadharia hii kwa kina.
Kwanza, tunahitaji kujua obiti za molekuli ni nini. Kifungo cha kemikali huundwa kati ya atomi mbili wakati nguvu ya jumla ya kuvutia kati ya nuclei mbili za atomiki na elektroni zilizo kati yao inapozidi msukumo wa kielektroniki kati ya nuclei mbili za atomiki. Kimsingi, hii inamaanisha, nguvu zinazovutia kati ya atomi mbili zinapaswa kuwa kubwa kuliko nguvu za kukataa kati ya atomi hizo mbili. Hapa, elektroni lazima ziwepo katika eneo linaloitwa "mkoa wa kumfunga", ili kuunda dhamana hii ya kemikali. Ikiwa sivyo, elektroni zitakuwa katika "eneo la kuzuia kuunganisha" ambalo litasaidia nguvu ya kuchukiza kati ya atomi.
Hata hivyo, ikiwa mahitaji yametimizwa na kifungo cha kemikali kikaundwa kati ya atomi mbili, basi obiti zinazolingana zinazohusika katika kuunganisha huitwa obiti za molekuli. Hapa, tunaweza kuanza na obiti mbili za atomi mbili na kuishia na obiti moja (obiti ya molekuli) ambayo ni ya atomi zote mbili.
Kulingana na mechanics ya quantum, obiti za atomiki haziwezi kuonekana au kutoweka tunavyotaka. Wakati orbital zinaingiliana, huwa na kubadilisha maumbo yao ipasavyo. Lakini kulingana na mechanics ya quantum, wako huru kubadilisha umbo lakini wanahitaji kuwa na idadi sawa ya obiti. Kisha tunahitaji kupata orbital iliyokosekana. Hapa, muunganisho wa awamu wa obiti mbili za atomiki hufanya mshikamano kuwa obiti huku mseto wa nje ya awamu huunda obiti ya kuzuia kuunganisha.
Kielelezo 01: Mchoro wa Obiti wa Molekuli
Elektroni za kuunganisha huchukua obiti ya kuunganisha huku elektroni katika obitali ya kizuia kuunganisha hazishiriki katika uundaji wa dhamana. Badala yake, elektroni hizi zinapinga kikamilifu uundaji wa dhamana ya kemikali. Obiti ya kuunganisha ina uwezo mdogo wa nishati kuliko orbital ya kuzuia kuunganisha. Ikiwa tutazingatia kifungo cha sigma, kiashiria cha obiti ya kuunganisha ni σ, na obiti ya kizuia kuunganisha ni σ. Tunaweza kutumia nadharia hii kuelezea muundo wa molekuli changamano kueleza kwa nini baadhi ya molekuli hazipo (yaani. Yeye2) na mpangilio wa dhamana wa molekuli. Kwa hivyo, maelezo haya yanaeleza kwa ufupi msingi wa nadharia ya obiti ya molekuli.
Nadharia ya Mseto ni nini?
Nadharia ya mseto ni mbinu tunayotumia kuelezea muundo wa obiti wa molekuli. Mseto ni uundaji wa obiti mseto kwa kuchanganya obiti mbili au zaidi za atomiki. Mwelekeo wa obiti hizi huamua jiometri ya molekuli. Ni upanuzi wa nadharia ya dhamana ya valence.
Kabla ya kuundwa kwa obiti za atomiki, zina nguvu tofauti, lakini baada ya kuunda, obiti zote zina nishati sawa. Kwa mfano, obiti ya atomiki ya s, na obiti ya p atomiki inaweza kuungana na kuunda obiti mbili za sp. Mizunguko ya s na p ya atomiki ina nguvu tofauti (nishati ya s < nishati ya p). Lakini baada ya mseto, huunda obiti mbili za sp ambazo zina nishati sawa, na nishati hii iko kati ya nishati ya s na p nishati ya atomiki ya obiti. Zaidi ya hayo, obiti hii mseto ya sp ina sifa za obiti 50% na sifa za obiti 50%.
Kielelezo 02: Muunganiko kati ya Mizingo Mseto ya Atomu ya Kaboni na Mizunguko ya Atomi za Hydrojeni
Wazo la mseto liliingia kwenye mjadala kwanza kwa sababu wanasayansi waliona kuwa nadharia ya dhamana ya valence ilishindwa kutabiri kwa usahihi muundo wa baadhi ya molekuli kama vile CH4Hapa, ingawa atomi ya kaboni ina elektroni mbili tu ambazo hazijaoanishwa kulingana na usanidi wake wa elektroni, inaweza kuunda vifungo vinne vya ushirikiano. Ili kuunda bondi nne, lazima kuwe na elektroni nne ambazo hazijaoanishwa.
Njia pekee wangeweza kueleza jambo hili ilikuwa ni kufikiri kwamba s na p obiti za atomi ya kaboni huungana na kuunda obiti mpya zinazoitwa obiti mseto ambazo zina nishati sawa. Hapa, moja s + tatu p inatoa 4 sp3 obiti. Kwa hivyo, elektroni hujaza obiti hizi za mseto sawasawa (elektroni moja kwa obiti ya mseto), zikitii sheria ya Hund. Kisha kuna elektroni nne za uundaji wa vifungo vinne vya ushirikiano na atomi nne za hidrojeni.
Nini Tofauti Kati ya Nadharia ya Obiti ya Molekuli na Nadharia ya Mseto?
Nadharia ya obiti ya molekuli ni mbinu ya kuelezea muundo wa kielektroniki wa molekuli kwa kutumia mechanics ya quantum. Nadharia ya mseto ni mbinu tunayotumia kuelezea muundo wa obiti wa molekuli. Kwa hivyo, tofauti kuu kati ya nadharia ya obiti ya molekuli na nadharia ya mseto ni kwamba nadharia ya obiti ya molekuli inaeleza uundaji wa obiti za kuunganisha na kupambana na kuunganisha, ambapo nadharia ya mseto inaelezea uundaji wa obiti mseto.
Zaidi ya hayo, kulingana na nadharia ya obiti ya molekuli, aina mpya za obiti kutoka kwa mchanganyiko wa obiti za atomiki za atomi mbili wakati katika nadharia ya mseto, maumbo mapya ya obiti huunda mchanganyiko wa obiti za atomiki za atomi sawa. Kwa hivyo, hii ni tofauti nyingine kati ya nadharia ya obiti ya molekuli na nadharia ya mseto.
Muhtasari – Nadharia ya Obiti ya Molekuli dhidi ya Nadharia ya Mseto
Nadharia ya obiti ya molekuli na nadharia ya mseto ni muhimu katika kubainisha muundo wa molekuli. Tofauti kuu kati ya nadharia ya obiti ya molekuli na nadharia ya mseto ni kwamba nadharia ya obiti ya molekuli inaeleza uundaji wa obiti za uunganisho na zinazopinga kuunganisha, ilhali nadharia ya mseto inaelezea uundaji wa obiti mseto.
