Peamine erinevus hübridisatsiooni ja kattumise vahel seisneb selles, et hübridisatsioon viitab uute hübriidorbitaalide tekkele aatomiorbitaalide kattumise kaudu, samas kui kattumine viitab aatomiorbitaalide segunemisele.
Orbitaalid on hüpoteetilised struktuurid, mida saab täita elektronidega. Erinevate avastuste kohaselt pakkusid teadlased nende orbitaalide jaoks erinevaid kujundeid. Orbitaale on kolme peamist tüüpi: aatomiorbitaalid, molekulaarorbitaalid ja hübriidorbitaalid. Hübriidorbitaalid tekivad hübridisatsiooniprotsessi kaudu. Hübridiseerimine ja kattumine on kaks omavahel seotud keemilist mõistet. Aatomiorbitaalide kattumine toimub hübridisatsiooni käigus.
Mis on hübridiseerimine?
Hübridisatsioon on keemiline protsess, mille käigus aatomiorbitaalide segunemisel tekivad hübriidorbitaalid. Hübridisatsiooniteooria on meetod, mida kasutame molekuli orbitaalstruktuuri kirjeldamiseks. Põhimõtteliselt on hübridisatsioon hübriidorbitaalide moodustamine kahe või enama aatomiorbitaali segamise teel. Nende orbitaalide orientatsioon määrab molekuli geomeetria. See on valentssidemete teooria laiendus.
Enne aatomiorbitaalide teket on neil erinev energia, kuid pärast teket on kõigil orbitaalidel sama energia. Näiteks s-aatomiorbitaal ja p-aatomiorbitaal võivad ühineda, moodustades kaks sp-orbitaali. Aatomiorbitaalidel s ja p on erinevad energiad (s < p energia). Kuid pärast hübridiseerumist moodustab see kaks sp-orbitaali, millel on sama energia, ja see energia asub üksikute s- ja p-aatomi orbitaalide energiate vahel. Veelgi enam, sellel sp-hübriidorbitaalil on 50% s orbitaalomadused ja 50% p orbitaalomadused.
Joonis 01: Hübriidorbitaalide moodustumine
Hübridisatsiooni idee tõusis esm alt arutelusse, sest kuna valentssidemete teooria ei suutnud õigesti ennustada mõne molekuli, näiteks CH4 struktuuri, kuigi süsinikuaatom CH-s 4-l on vastav alt elektronkonfiguratsioonile ainult kaks paaristamata elektroni, see võib moodustada neli kovalentset sidet. Nelja sideme moodustamiseks peab olema neli paaristamata elektroni.
Ainus viis seda nähtust seletada oli arvata, et süsinikuaatomi s ja p orbitaalid sulanduvad üksteisega, moodustades uusi orbitaale, mida nimetatakse hübriidorbitaalideks ja millel on sama energia. Siin annab üks s + kolm p 4 sp3 orbitaali. Seetõttu täidavad elektronid need hübriidorbitaalid ühtlaselt (üks elektron hübriidorbitaali kohta), järgides Hundi reeglit. Seega on nelja vesinikuaatomiga nelja kovalentse sideme moodustamiseks neli elektroni.
Mis on kattumine?
Kattumine on keemiline protsess, mille käigus aatomiorbitaalid kattuvad üksteisega. Teisisõnu, see on orbitaalide kontsentratsioon erinevate aatomite vahelises ruumis, mis viib keemiliste sidemete tekkeni. Linus Pauling töötas esmakordselt välja selle orbiidi kattumise teooria. Ta selgitas molekulaarsete sidemete nurki erinevates molekulides ja see kontseptsioon oli hübridisatsiooniteooria aluseks.
Mis vahe on hübridiseerimisel ja kattumisel?
Hübridiseerimine ja kattumine on kaks omavahel seotud keemilist mõistet. Peamine erinevus hübridisatsiooni ja kattumise vahel on see, et hübridisatsioon on uute hübriidorbitaalide moodustamine aatomiorbitaalide kattumise kaudu, samas kui kattumine on aatomiorbitaalide segunemine. Lisaks kattuvad hübridisatsiooniprotsessis samade aatomite orbitaalid, moodustades hübriidorbitaale, samas kui kattumise protsessis kattuvad sama aatomi orbitaalid, moodustades hübriidorbitaalid ja erinevate aatomite orbitaalid kattuvad, moodustades keemilisi sidemeid.
Allpool olev infograafik esitab rohkem fakte hübridisatsiooni ja kattumise erinevuse kohta.
Kokkuvõte – hübridiseerimine vs kattumine
Hübridiseerimine ja kattumine on kaks omavahel seotud keemilist mõistet. Kokkuvõttes on peamine erinevus hübridisatsiooni ja kattumise vahel see, et hübridisatsioon viitab uute hübriidorbitaalide moodustumisele aatomiorbitaalide kattumise kaudu, samas kui kattumine tähendab aatomiorbitaalide segunemist.
