价键理论与分子轨道理论的区别

主要区别——价键理论与分子轨道理论

原子由电子所在的轨道组成。这些原子轨道可以在不同的形状和不同的能级中找到。当一个原子与其他原子组合在一个分子中时，这些轨道以不同的方式排列。这些轨道的排列将决定分子的化学键合和形状或几何形状。为了解释这些轨道的排列，我们可以使用价键理论或分子轨道理论。价键理论与分子轨道理论的主要区别在于 价键理论解释了轨道的杂化，而分子轨道理论没有给出关于轨道杂化的细节。

涵盖的关键领域

1.什么是价键理论 – 定义、理论、例子 2. 什么是分子轨道理论 – 定义、理论、例子 3.价键理论和分子轨道理论有什么区别 – 主要差异的比较

关键术语：反键分子轨道、键合分子轨道、杂交、混合轨道、分子轨道理论、Pi 键、Sigma 键、sp 轨道、sp² 轨道，sp³ 轨道，sp³d¹ 轨道，价键理论

什么是价键理论

价键理论是用于解释分子中原子的化学键合的基本理论。价键理论通过轨道重叠来解释电子配对。原子轨道主要发现为 s 轨道、p 轨道和 d 轨道。根据价键理论，两个 s 轨道的重叠或 p 轨道的头对头重叠将形成 sigma 键。两个平行的 p 轨道重叠将形成 pi 键。因此，单键将仅包含一个 sigma 键，而双键将包含一个 sigma 键和一个 pi 键。三键可能包含一个 sigma 键和两个 pi 键。

简单分子，如 H₂ 由于氢 (H) 原子仅由 s 轨道组成，因此仅通过轨道重叠形成 sigma 键。但是对于由具有不成对电子的 s 和 p 轨道组成的原子，价键理论有一个称为“杂化”的概念。

轨道的杂化导致杂化轨道。这些混合轨道的排列方式使这些轨道之间的排斥最小化。以下是一些混合轨道。

sp轨道

当 s 轨道与 p 轨道混合时，就会形成这种混合轨道。因此，sp 轨道具有 50% 的 s 轨道特性和 50% 的 p 轨道特性。由 sp 杂化轨道组成的原子具有两个未杂化的 p 轨道。因此，这两个 p 轨道可以以平行方式重叠，形成两个 pi 键。杂化轨道的最终排列是线性的。

sp² 轨道

这种杂化轨道是由一个 s 轨道与两个 p 轨道的杂化形成的。因此，这个sp² 混合轨道包括约 33% 的 s 轨道特性和约 67% 的 p 轨道特性。经历这种杂交的原子由一个未杂交的 p 轨道组成。混合轨道的最终排列是三角形平面。

sp³ 轨道

该杂化轨道是由一个 s 轨道与三个 p 轨道的杂化形成的。因此，这个sp³ 混合轨道包括约 25% 的 s 轨道特性和约 75% 的 p 轨道特性。经历这种杂交的原子没有未杂交的 p 轨道。混合轨道的最终排列是四面体。

sp³d¹ 轨道

这种杂交涉及一个 s 轨道、三个 p 轨道和一个 d 轨道。

这些混合轨道将决定分子的最终几何形状或形状。

图 1：CH4 的几何形状是四面体

上图显示了 CH 的几何形状₄ 分子。它是四面体。灰色的轨道是 sp³ 碳原子的杂化轨道，而蓝色轨道是氢原子的 s 轨道，它与碳原子的杂化轨道重叠，形成共价键。

什么是分子轨道理论

分子轨道理论使用假设的分子轨道解释了分子的化学键合。它还描述了当原子轨道重叠（混合）时分子轨道是如何形成的。根据这个理论，一个分子轨道最多可以容纳两个电子。这些电子具有相反的自旋以最小化它们之间的排斥。这些电子称为键电子对。正如该理论所解释的，分子轨道可以分为两种类型：键合分子轨道和反键合分子轨道。

键合分子轨道

键合分子轨道的能量低于原子轨道（参与该分子轨道形成的原子轨道）。因此，键合轨道是稳定的。键合分子轨道用符号σ表示。

反键分子轨道

反键分子轨道比原子轨道具有更高的能量。因此，与成键轨道和原子轨道相比，这些反键轨道是不稳定的。反键分子轨道用符号 σ* 表示。

键合分子轨道导致化学键的形成。这种化学键可以是 sigma 键或 pi 键。反键轨道不参与化学键的形成。他们居住在债券之外。当头对头重叠发生时，形成西格玛键。 π 键是在轨道的内部和侧面重叠形成的。

图2：氧分子键合的分子轨道图

在上图中，两个氧原子的原子轨道分别显示在左侧和右侧。在中间，O 的分子轨道₂ 分子显示为键合和反键合轨道。