A principal diferença entre a teoria do orbital molecular e a teoria da hibridização é que a teoria do orbital molecular descreve a formação de orbitais ligantes e antiligantes, enquanto a teoria da hibridização descreve a formação de orbitais híbridos.
Existem diferentes teorias desenvolvidas para determinar as estruturas eletrônicas e orbitais das moléculas. A teoria VSEPR, a teoria de Lewis, a teoria da ligação de valência, a teoria da hibridização e a teoria do orbital molecular são teorias tão importantes. A teoria mais aceitável entre elas é a teoria do orbital molecular.
O que é Teoria Orbital Molecular?
Teoria orbital molecular é uma técnica para descrever a estrutura eletrônica de moléculas usando a mecânica quântica. É a maneira mais produtiva de explicar a ligação química nas moléculas. Vamos discutir essa teoria em detalhes.
Primeiro, precisamos saber o que são orbitais moleculares. Uma ligação química se forma entre dois átomos quando a força atrativa líquida entre dois núcleos atômicos e os elétrons entre eles excede a repulsão eletrostática entre dois núcleos atômicos. Basicamente, isso significa que as forças atrativas entre dois átomos devem ser maiores do que as forças repulsivas entre esses dois átomos. Aqui, os elétrons devem existir em uma região chamada “região de ligação”, para formar essa ligação química. Caso contrário, os elétrons estarão na “região anti-ligação” que ajudará na força repulsiva entre os átomos.
No entanto, se os requisitos forem atendidos e uma ligação química se formar entre dois átomos, os orbitais correspondentes envolvidos na ligação são chamados de orbitais moleculares. Aqui, podemos começar com dois orbitais de dois átomos e terminar com um orbital (o orbital molecular) que pertence a ambos os átomos.
De acordo com a mecânica quântica, os orbitais atômicos não podem aparecer ou desaparecer como desejamos. Quando os orbitais interagem uns com os outros, eles tendem a mudar suas formas de acordo. Mas de acordo com a mecânica quântica, eles são livres para mudar de forma, mas precisam ter o mesmo número de orbitais. Então precisamos encontrar o orbital que f alta. Aqui, a combinação em fase dos dois orbitais atômicos forma o orbital ligante, enquanto a combinação fora de fase forma o orbital antiligante.
Figura 01: Diagrama Orbital Molecular
Os elétrons ligantes ocupam o orbital ligante enquanto os elétrons do orbital antiligante não participam da formação da ligação. Em vez disso, esses elétrons se opõem ativamente à formação da ligação química. O orbital ligante tem energia potencial menor do que o orbital antiligante. Se considerarmos uma ligação sigma, a denotação do orbital ligante é σ, e o orbital antiligante é σ. Podemos usar essa teoria para descrever a estrutura de moléculas complicadas para explicar por que algumas moléculas não existem (ou seja, He2) e a ordem de ligação das moléculas. Assim, esta descrição explica brevemente a base da teoria do orbital molecular.
O que é a Teoria da Hibridização?
A teoria da hibridização é uma técnica que usamos para descrever a estrutura orbital de uma molécula. A hibridização é a formação de orbitais híbridos pela mistura de dois ou mais orbitais atômicos. A orientação desses orbitais determina a geometria da molécula. É uma expansão da teoria da ligação de valência.
Antes da formação dos orbitais atômicos, eles possuem energias diferentes, mas após a formação, todos os orbitais possuem a mesma energia. Por exemplo, um orbital atômico s e um orbital atômico p podem se combinar para formar dois orbitais sp. Os orbitais atômicos s e p têm energias diferentes (energia de s < energia de p). Mas após a hibridização, ele forma dois orbitais sp que têm a mesma energia, e essa energia fica entre as energias dos orbitais atômicos s e p dos orbitais atômicos individuais. Além disso, este orbital híbrido sp tem 50% de características de orbital s e 50% de características de orbital p.
Figura 02: Ligação entre Orbitais Híbridos de um Átomo de Carbono e Orbitais S de Átomos de Hidrogênio
A ideia de hibridização entrou pela primeira vez na discussão porque os cientistas observaram que a teoria da ligação de valência falhou em prever corretamente a estrutura de algumas moléculas, como CH4Aqui, embora o átomo de carbono tenha apenas dois elétrons desemparelhados de acordo com sua configuração eletrônica, ele pode formar quatro ligações covalentes. Para formar quatro ligações, deve haver quatro elétrons desemparelhados.
A única maneira de explicar esse fenômeno era pensar que os orbitais s e p do átomo de carbono se fundem para formar novos orbitais chamados orbitais híbridos que têm a mesma energia. Aqui, um s + três p dá 4 orbitais sp3. Portanto, os elétrons preenchem esses orbitais híbridos uniformemente (um elétron por orbital híbrido), obedecendo à regra de Hund. Então há quatro elétrons para a formação de quatro ligações covalentes com quatro átomos de hidrogênio.
Qual é a diferença entre a teoria do orbital molecular e a teoria da hibridização?
A teoria do orbital molecular é uma técnica para descrever a estrutura eletrônica das moléculas usando a mecânica quântica. A teoria da hibridização é uma técnica que usamos para descrever a estrutura orbital de uma molécula. Portanto, a principal diferença entre a teoria do orbital molecular e a teoria da hibridização é que a teoria do orbital molecular descreve a formação de orbitais ligantes e antiligantes, enquanto a teoria da hibridização descreve a formação de orbitais híbridos.
Além disso, de acordo com a teoria do orbital molecular, novas formas orbitais a partir da mistura de orbitais atômicos de dois átomos, enquanto na teoria da hibridização, novas formas orbitais formam a mistura de orbitais atômicos do mesmo átomo. Portanto, esta é outra diferença entre a teoria do orbital molecular e a teoria da hibridização.
Resumo – Teoria Orbital Molecular vs Teoria da Hibridização
Tanto a teoria do orbital molecular quanto a teoria da hibridização são importantes na determinação da estrutura de uma molécula. A principal diferença entre a teoria do orbital molecular e a teoria da hibridização é que a teoria do orbital molecular descreve a formação de orbitais ligantes e antiligantes, enquanto a teoria da hibridização descreve a formação de orbitais híbridos.
