Sự khác biệt giữa lý thuyết quỹ đạo phân tử và lý thuyết trái phiếu hóa trị

Các sự khác biệt chính giữa lý thuyết quỹ đạo phân tử và lý thuyết liên kết hóa trị là lý thuyết quỹ đạo phân tử mô tả sự hình thành quỹ đạo phân tử, trong khi lý thuyết liên kết hóa trị mô tả quỹ đạo nguyên tử.

Các phân tử khác nhau có tính chất hóa học và vật lý khác nhau so với các nguyên tử riêng lẻ đã tham gia để tạo thành các phân tử này. Để hiểu những khác biệt giữa các tính chất nguyên tử và phân tử, cần phải hiểu sự hình thành liên kết hóa học giữa một số nguyên tử để tạo ra một phân tử. Hiện tại, chúng tôi sử dụng hai lý thuyết cơ học lượng tử để mô tả liên kết cộng hóa trị và cấu trúc điện tử của các phân tử. Đây là lý thuyết liên kết hóa trị và lý thuyết quỹ đạo phân tử.

NỘI DUNG

1. Tổng quan và sự khác biệt chính
2. Lý thuyết quỹ đạo phân tử là gì 
3. Lý thuyết trái phiếu hóa trị là gì
4. So sánh cạnh nhau - Lý thuyết quỹ đạo phân tử so với lý thuyết trái phiếu hóa trị ở dạng bảng
5. Tóm tắt

Lý thuyết quỹ đạo phân tử là gì?

Trong các phân tử, các electron nằm trong quỹ đạo phân tử, nhưng hình dạng của chúng khác nhau và chúng được liên kết với nhiều hơn một hạt nhân nguyên tử. Lý thuyết quỹ đạo phân tử là mô tả các phân tử dựa trên quỹ đạo phân tử.

Chúng ta có thể có được hàm sóng mô tả một quỹ đạo phân tử bằng sự kết hợp tuyến tính của các quỹ đạo nguyên tử. Một quỹ đạo liên kết hình thành khi hai quỹ đạo nguyên tử tương tác trong cùng một pha (tương tác xây dựng). Khi chúng tương tác lệch pha (tương tác phá hoại), quỹ đạo chống liên kết từ. Do đó, có các quỹ đạo liên kết và chống liên kết cho mỗi tương tác phụ. Các quỹ đạo liên kết có năng lượng thấp, và các điện tử có nhiều khả năng cư trú trong đó. Các quỹ đạo chống liên kết có năng lượng cao và khi tất cả các quỹ đạo liên kết được lấp đầy, các electron sẽ đi và lấp đầy các quỹ đạo chống liên kết.

Lý thuyết trái phiếu hóa trị là gì?

Lý thuyết liên kết hóa trị dựa trên phương pháp liên kết cục bộ, giả định rằng các electron trong phân tử chiếm quỹ đạo nguyên tử của các nguyên tử riêng lẻ. Ví dụ, trong sự hình thành của H₂ phân tử, hai nguyên tử hydro chồng lên quỹ đạo 1s của chúng. Bằng cách chồng chéo hai quỹ đạo, chúng chia sẻ một vùng chung trong không gian. Ban đầu, khi hai nguyên tử cách xa nhau, không có sự tương tác giữa chúng. Do đó, năng lượng tiềm năng bằng không.

Khi các nguyên tử tiếp cận nhau, mỗi electron bị hạt nhân trong nguyên tử kia thu hút, đồng thời, các electron đẩy nhau, cũng như các hạt nhân. Trong khi các nguyên tử vẫn được tách ra, lực hút lớn hơn lực đẩy, do đó năng lượng tiềm năng của hệ thống giảm. Điểm tại đó năng lượng tiềm năng đạt giá trị tối thiểu, hệ thống ổn định. Đây là những gì xảy ra khi hai nguyên tử hydro kết hợp với nhau và tạo thành phân tử.

Hình 01: Sự hình thành của một trái phiếu Pi

Tuy nhiên, khái niệm chồng chéo này chỉ có thể mô tả các phân tử đơn giản như H₂, F₂, HF, v.v ... Lý thuyết này không giải thích được các phân tử như CH₄. Tuy nhiên, vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách kết hợp lý thuyết này với lý thuyết quỹ đạo lai. Lai tạo là sự pha trộn của hai quỹ đạo nguyên tử không tương đương. Ví dụ: trong CH₄, C có bốn sp lai³ các quỹ đạo chồng chéo với các quỹ đạo của mỗi H.

Sự khác biệt giữa lý thuyết quỹ đạo phân tử và lý thuyết trái phiếu hóa trị?

Hiện tại, chúng tôi sử dụng hai lý thuyết cơ học lượng tử để mô tả liên kết cộng hóa trị và cấu trúc điện tử của các phân tử. Đây là lý thuyết liên kết hóa trị và lý thuyết quỹ đạo phân tử. Sự khác biệt chính giữa lý thuyết quỹ đạo phân tử và lý thuyết liên kết hóa trị là lý thuyết quỹ đạo phân tử mô tả sự hình thành quỹ đạo phân tử, trong khi lý thuyết liên kết hóa trị mô tả quỹ đạo nguyên tử. Hơn nữa, lý thuyết liên kết hóa trị chỉ có thể được áp dụng cho các phân tử diatomic, và không áp dụng cho các phân tử polyatomic. Tuy nhiên, chúng ta có thể áp dụng lý thuyết quỹ đạo phân tử cho bất kỳ phân tử nào.

Tóm tắt - Lý thuyết quỹ đạo phân tử so với lý thuyết trái phiếu hóa trị

Lý thuyết liên kết hóa trị và lý thuyết quỹ đạo phân tử là hai lý thuyết cơ học lượng tử mô tả liên kết cộng hóa trị và cấu trúc điện tử của các phân tử. Sự khác biệt chính giữa lý thuyết quỹ đạo phân tử và lý thuyết liên kết hóa trị là lý thuyết quỹ đạo phân tử mô tả sự hình thành quỹ đạo phân tử, trong khi lý thuyết liên kết hóa trị mô tả quỹ đạo nguyên tử.

Tài liệu tham khảo:

1. Helmenstine, Anne Marie. Định nghĩa lý thuyết liên kết hóa trị (VB). Th thinkCo, ngày 4 tháng 8 năm 2019, Có sẵn tại đây.

Hình ảnh lịch sự:

1. Nhật ký Pi-Bond Nhận xét bởi Pi-bond.jpg: Công việc của JoJanderivative: Vladsinger (thảo luận) - Pi-bond.jpg (CC BY-SA 3.0) qua Commons Wikimedia