Põhiline erinevus hübriid- ja degenereerunud orbitaalide vahel on see, et hübriidorbitaalid on uued orbitaalid, mis tekivad kahe või enama orbitaali segunemisel, samas kui degenereerunud orbitaalid eksisteerivad algselt aatomis.
Nagu nimigi viitab, on hübriidorbitaal kahe või enama orbitaali hübriid. Kuigi nimi degenereerunud orbitaal tundub sama, pole need vastloodud orbitaalid – need on aatomis juba olemas. Veelgi enam, kõigil molekuli hübriidorbitaalidel on sama energia, samas kui aatomi degenereerunud orbitaalidel on sama energia.
Mis on hübriidorbitaalid?
Hübriidorbitaalid on orbitaalid, mis moodustuvad kahe või enama aatomiorbitaali kombinatsioonist. Me nimetame seda kombineerimisprotsessi hübridisatsiooniks. Enne nende orbitaalide teket võivad aatomiorbitaalid olla erineva energiaga, kuid pärast tekkimist 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 hübridisatsiooni tulemuseks on kahe sama energiaga sp-orbitaali moodustumine; see energia asub üksikute s ja p aatomi orbitaalenergia energiate vahel. Pealegi on sellel sp-hübriidorbitaalil 50% s orbitaalomadused ja 50% p orbitaalomadused.
Joonis 01: Sp-hübridiseerimine
Hübridisatsiooni idee tuli esimest korda arutelusse, kuna teadlased täheldasid, et valentssidemete teooria ei suuda õigesti ennustada mõne molekuli, näiteks CH4 struktuuri. Kuigi süsinikuaatomil on vastav alt elektronkonfiguratsioonile ainult kaks paaristamata elektroni, võib see 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 uued orbitaalid, 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. Seejärel on nelja vesinikuaatomiga nelja kovalentse sideme moodustamiseks neli elektroni.
Mis on degenereerunud orbitaalid?
Haljutavad orbitaalid on sama energiaga aatomiorbitaalid. Näiteks p-orbitaali alamkestas on kolm aatomiorbitaali, mis erinevad üksteisest vastav alt ruumilisele paigutusele. Kuigi nende kolme p-orbitaali energia on sama, on need erinev alt paigutatud; seetõttu nimetame neid degenereerunud orbitaalideks.
Joonis 02: Kolme p-orbitaali ruumiline paigutus
Kuid välise magnetvälja olemasolul saame degeneratsiooni eemaldada. Põhjus on selles, et degenereerunud orbitaalid kipuvad selle välise magnetvälja juuresolekul saama erinevat energiat ja nad ei ole enam degenereerunud orbitaalid. Veelgi enam, viis d-orbitaali d-alamkestas on samuti degenereerunud orbitaalid, kuna neil on sama energia.
Mis vahe on hübriid- ja degenereerunud orbitaalidel?
Põhiline erinevus hübriid- ja degenereerunud orbitaalide vahel on see, et hübriidorbitaalid on uued orbitaalid, mis moodustuvad kahe või enama orbitaali segunemisel, samas kui degenereerunud orbitaalid on orbitaalid, mis algselt eksisteerivad aatomis. Lisaks on hübriidorbitaalid molekulaarsed orbitaalid, samas kui degenereerunud orbitaalid on aatomiorbitaalid. Veelgi enam, hübriidorbitaalid on sama energiaga molekulaarsed orbitaalid, samas kui degenereerunud orbitaalid on sama energiaga aatomiorbitaalid. Näiteks sp, sp2 ja sp3 orbitaalid on hübriidorbitaalid, samas kui kolm p orbitaali p alamkestas.
Kokkuvõte – hübriid vs degenereerunud orbitaalid
Hübriidorbitaalid on molekulaarorbitaalid, degenereerunud orbitaalid aga aatomiorbitaalid. Peamine erinevus hübriid- ja degenereerunud orbitaalide vahel on see, et hübriidorbitaalid tekivad kahe või enama orbitaali segunemisel, samas kui degenereerunud orbitaalid eksisteerivad algselt aatomis.
