Galvenā atšķirība starp hibrīdām un deģenerētām orbitālēm ir tā, ka hibrīda orbitāles ir jaunas orbitāles, kas veidojas, sajaucoties divām vai vairākām orbitālēm, turpretim deģenerētas orbitāles sākotnēji pastāv atomā.
Kā norāda nosaukums, hibrīda orbitāle ir divu vai vairāku orbitāļu hibrīds. Lai gan nosaukums deģenerētās orbitāles šķiet vienāds, tās nav jaunizveidotas orbitāles – tās jau pastāv atomā. Turklāt visām molekulas hibrīdajām orbitālēm ir vienāda enerģija, savukārt deģenerētajām orbitālēm atomā ir tāda pati enerģija.
Kas ir hibrīdās orbitāles?
Hibrīdas orbitāles ir orbitāles, ko veido divu vai vairāku atomu orbitāļu kombinācija. Mēs šo kombinācijas procesu saucam par hibridizāciju. Pirms šo orbitāļu veidošanās atomu orbitālēm var būt dažādas enerģijas, bet pēc veidošanās visām orbitālēm ir vienāda enerģija. Piemēram, s atomu orbitāle un p atomu orbitāle var apvienoties, veidojot divas sp orbitāles. S un p atomu orbitālēm ir dažādas enerģijas (enerģija s < enerģija p). Taču hibridizācijas rezultātā veidojas divas sp orbitāles ar vienādu enerģiju; šī enerģija atrodas starp atsevišķu s un p atomu orbitālo enerģiju enerģijām. Turklāt šai sp hibrīdai orbitālai ir 50% s orbitālās īpašības un 50% p orbitālās īpašības.
Attēls 01: Sp hibridizācija
Hidridizācijas ideja vispirms tika apspriesta, jo zinātnieki novēroja, ka valences saišu teorija nespēj pareizi paredzēt dažu molekulu, piemēram, CH4, struktūru. Lai gan oglekļa atomam ir tikai divi nepāra elektroni atbilstoši tā elektronu konfigurācijai, tas var veidot četras kovalentās saites. Lai izveidotu četras saites, ir jābūt četriem nepāra elektroniem. Vienīgais veids, kā izskaidrot šo fenomenu, bija domāt, ka oglekļa atoma s un p orbitāles saplūst viena ar otru, veidojot jaunas orbitāles, ko sauc par hibrīdorbitālēm un kurām ir tāda pati enerģija. Šeit viens s + trīs p dod 4 sp3 orbitāles. Tāpēc elektroni aizpilda šīs hibrīdās orbitāles vienmērīgi (viens elektrons uz hibrīda orbitāli), ievērojot Hunda likumu. Tad ir četri elektroni četru kovalento saišu veidošanai ar četriem ūdeņraža atomiem.
Kas ir deģenerētas orbitāles?
Noniecinātās orbitāles ir atomu orbitāles, kurām ir tāda pati enerģija. Piemēram, p orbitālajā apakščaulā ir trīs atomu orbitāles, kas atšķiras viena no otras pēc telpiskā izvietojuma. Lai gan šo trīs p orbitāļu enerģija ir vienāda, tās ir atšķirīgi izkārtotas; tāpēc mēs tās saucam par deģenerētām orbitālēm.
2. attēls: trīs p orbitāļu telpiskais izkārtojums
Tomēr ārējā magnētiskā lauka klātbūtnē mēs varam novērst deģenerāciju. Tas ir tāpēc, ka deģenerētas orbitāles mēdz iegūt dažādas enerģijas šī ārējā magnētiskā lauka klātbūtnē, un tās vairs nav deģenerētas orbitāles. Turklāt piecas d orbitāles d apakšapvalkā arī ir deģenerētas orbitāles, jo tām ir tāda pati enerģija.
Kāda ir atšķirība starp hibrīdajām un deģenerētām orbitālēm?
Galvenā atšķirība starp hibrīdām un deģenerētām orbitālēm ir tā, ka hibrīdorbitāles ir jaunas orbitāles, kas veidojas, sajaucoties divām vai vairākām orbitālēm, savukārt deģenerētās orbitāles ir orbitāles, kas sākotnēji pastāv atomā. Turklāt hibrīdās orbitāles ir molekulārās orbitāles, savukārt deģenerētās orbitāles ir atomu orbitāles. Turklāt hibrīdās orbitāles ir molekulārās orbitāles ar tādu pašu enerģiju, savukārt deģenerētas orbitāles ir atomu orbitāles ar tādu pašu enerģiju. Piemēram, sp, sp2 un sp3 orbitāles ir hibrīda orbitāles, savukārt trīs p orbitāles p apakščaulā.
Kopsavilkums - hibrīdās un deģenerētās orbitāles
Hibrīdas orbitāles ir molekulārās orbitāles, savukārt deģenerētās orbitāles ir atomu orbitāles. Galvenā atšķirība starp hibrīdām un deģenerētām orbitālēm ir tāda, ka hibrīda orbitāles veidojas, sajaucoties divām vai vairākām orbitālēm, turpretim deģenerētas orbitāles sākotnēji pastāv atomā.
