Peamine erinevus puhaste ja hübriidorbitaalide vahel on see, et puhtad orbitaalid on algsed aatomiorbitaalid, samas kui hübriidorbitaalid tekivad kahe või enama aatomiorbitaali segunemisel.
Lihtsate molekulide keemilise sideme moodustumisel võime lihts alt arvestada aatomiorbitaalide kattumisega. Kuid kui tahame arutada keemilist sidet keerulistes molekulides, peame teadma, mis on orbitaalne hübridisatsioon. Orbitaalne hübridisatsioon on keemiline kontseptsioon, mis kirjeldab aatomiorbitaalide segunemist uute hübriidorbitaalide moodustamiseks. Need orbitaalid hõlmavad kovalentsete keemiliste sidemete moodustumist.
Mis on puhtad orbitaalid?
Puhtad orbitaalid on aatomiorbitaalid, mis sisaldavad aatomi elektrone. Need orbitaalid ei ole segaorbitaalid nagu hübriidorbitaalid. Orbitaal annab elektronide kõige tõenäolisema asukoha aatomis, kuna elektronid liiguvad pidev alt ümber aatomituuma. Fikseeritud asukoha asemel annab see piirkonna, kus elektron võib teatud ajahetkel esineda.
Puhtadel aatomiorbitaalidel on mitu kuju, näiteks sfääriline või hantli kuju. Kvantmehaanika järgi on olemas hulk kvantarvusid, mida kasutame orbitaali nimetamiseks. See arvude komplekt sisaldab n (peamine kvantarv), l (nurkimpulsi kvantarv), m (magnetiline kvantarv) ja s (spinkvantarv). Iga orbitaal võtab enda alla maksimaalselt kaks elektroni. Momendi nurkarvu kvantarvu järgi on neli üldtuntud aatomiorbitaali: s-orbitaal (sfääriline), p-orbitaal (hantlikujuline), d-orbitaal (kaks hantlit samal tasapinnal) ja f-orbitaal (keeruline struktuur).
Mis on hübriidorbitaalid?
Hübriidorbitaalid on molekulaarorbitaalid, mis tekivad aatomiorbitaalide segunemisel. Need on hüpoteetilised orbitaalid. Segamine toimub sama aatomi aatomiorbitaalide vahel. see segunemine toimub kovalentse keemilise sideme moodustamiseks teise aatomiga. Selle segamise protsess on "orbitaalne hübridisatsioon", mille tulemuseks on hübriidorbitaalid. Nimetame neid orbitaale vastav alt aatomiorbitaalidele, mis läbivad hübridisatsiooni.
Joonis 01: sp3 hübridiseerimine
Seega on hübriidorbitaalide kolm peamist vormi:
- sp hübriidorbitaal – see tekib s- ja p-aatomiorbitaalide hübridisatsiooni tõttu. Seetõttu on saadud hübriidorbitaalil 50% s ja 50% p orbitaalomadused. Sellel hübriidorbitaalil on lineaarne ruumiline paigutus.
- sp2 hübriidorbitaal – see tekib ühe s ja kahe p orbitaali hübridisatsiooni tõttu. Seetõttu on saadud hübriidorbitaalil 33% orbitaalomadustest ja 66% p-orbitaali karakteristikutest. Ruumiline paigutus on trigonaalne tasapinnaline.
- sp3 hübriidorbitaal – see tekib ühe s ja kolme p orbitaali hübridisatsiooni tõttu. Seega on saadud hübriidorbitaalil 25% s ja 75% p karakteristikuid. Nende hübriidorbitaalide ruumiline paigutus on tetraeedriline.
Mis vahe on puhas- ja hübriidorbitaalil?
Puhtad orbitaalid on aatomiorbitaalid, mis sisaldavad aatomi elektrone, samas kui hübriidorbitaalid on molekulaarorbitaalid, mis tekivad aatomiorbitaalide segunemisel. See on peamine erinevus puhaste ja hübriidorbitaalide vahel. Lisaks moodustuvad hübriidorbitaalid orbitaalse hübridisatsiooni teel, kuid puhtaid orbitaale ei hübridiseerita. Lisaks on hübriidorbitaalide moodustumine oluline keeruliste keemiliste ühendite moodustamisel kovalentsete keemiliste sidemete moodustamise kaudu. Orbitaalide nomenklatuuri silmas pidades nimetame puhtaid orbitaale orbitaalideks s, p, d ja f, hübriidorbitaale aga sp, sp2, sp3jne.
Allpool olev infograafik annab kiireks ülevaateks puhaste ja hübriidorbitaalide erinevused.
Kokkuvõte – puhtad vs hübriidorbitaalid
Aatomiorbitaalid on piirkonnad, kus aatomites esinevad elektronid. Selles artiklis kirjeldasime kahte tüüpi orbitaale puhaste ja hübriidsete orbitaalidena. Peamine erinevus puhaste ja hübriidorbitaalide vahel on see, et puhtad orbitaalid on algsed aatomiorbitaalid, samas kui hübriidorbitaalid tekivad kahe või enama aatomiorbitaali segunemisel.
