ההבדל העיקרי - מסלול אטומי מול מסלול מולקולרי

מסלול מוגדר כאזור שבו ההסתברות למצוא אלקטרון גבוהה. לאטומים יש אלקטרונים משלהם המסתובבים סביב הגרעין. כאשר אורביטלים אלה חופפים ליצירת מולקולות באמצעות הקשר, האורביטלים נקראים אורביטלים מולקולריים. תורת קשרי הערכיות ותיאוריה מסלולית מולקולרית מסבירים את המאפיינים של אורביטלים אטומיים ומולקולריים, בהתאמה. אורביטלים יכולים להכיל שני אלקטרונים לכל היותר. ההבדל העיקרי בין מסלול אטומי למולקולרי הוא ש אלקטרונים במסלול אטומי מושפעים מגרעין חיובי אחד, בזמן האלקטרונים של מסלול מולקולרי מושפעים משני הגרעינים או יותר בהתאם למספר האטומים במולקולה.

מאמר זה מסביר,

1. מהו Atomic Orbital - הגדרה, מאפיינים, מאפיינים 2. מהו אורביטל מולקולרי - הגדרה, מאפיינים, תכונות 3. מה ההבדל בין מסלול אטומי למסלול מולקולרי

מהו מסלול אטומי

מסלול האטום הוא אזור בעל הסיכוי הגבוה ביותר למצוא אלקטרון. מכניקת הקוונטים מסבירה את ההסתברות למיקומו של אלקטרון של אטום. הוא אינו מסביר את האנרגיה המדויקת של אלקטרון בזמן נתון. זה מוסבר בעקרון אי הוודאות של הייזנברג. ניתן למצוא את צפיפות האלקטרונים של האטום מהפתרונות של משוואת שרדינגר. מסלול אטומי יכול לכלול שני אלקטרונים לכל היותר. אורביטלים אטומיים מסומנים כ- s, p, d ו- f- רמות תת. לאורביטלים אלה צורות שונות. מסלול ה- s הוא כדורית ומחזיק לכל היותר שני אלקטרונים. יש לו רמת תת-אנרגיה אחת. מסלול p הוא בצורת משקולת ויכול להכיל עד שישה אלקטרונים. יש לו שלוש רמות תת -אנרגיה. לאורביטלים d ו- f יש צורות מורכבות יותר. ברמת d יש חמש קבוצות תת-אנרגיה ומחזיקה עד 10 אלקטרונים, בעוד שרמת f כוללת שבע רמות תת-אנרגיה ויכולה להכיל עשרה וחמישה עשר אלקטרונים לכל היותר. האנרגיות של אורביטלים הן בסדר גודל של s <><><>

איור 1: סוגי מסלולים אטומיים

מהו מסלול מולקולרי

המאפיינים של אורביטלים מולקולריים מוסברים על ידי תיאוריית המסלול המולקולרי. הוא הוצע לראשונה על ידי פ. הונד ורס. Mulliken בשנת 1932. על פי התיאוריה המולקולרית המולקולרית, כאשר האטומים מתמזגים ליצירת מולקולה, האורביטלים האטומיים החופפים מאבדים את צורתם בשל השפעת הגרעינים. האורביטלים החדשים הקיימים במולקולות נקראים כיום אורביטלים מולקולריים. אורביטלים מולקולריים נוצרים על ידי שילוב של כמעט אותם אורביטלים אטומיים באנרגיה. שלא כמו אורביטלים אטומיים, האורביטלים המולקולריים אינם שייכים לאטום אחד במולקולה אלא שייכים לגרעינים של כל האטומים היוצרים את המולקולה. לפיכך, הגרעינים של אטומים שונים מתנהגים כגרעין פוליצנטרי. הצורה הסופית של המסלול המולקולרי תלויה בצורות של אורביטלים אטומיים היוצרים את המולקולה. על פי חוק Aufbau, האורביטלים המולקולריים מתמלאים ממסלול באנרגיה נמוכה למסלול באנרגיה גבוהה. כמו מסלול אטומי, מסלול מולקולרי יכול להכיל מספר מרבי של שני אלקטרונים. עם זאת, על פי העיקרון של פאולי, שני האלקטרונים האלה חייבים להיות בעלי ספין הפוך. ניתן לתאר את התנהגות האלקטרון במסלול מולקולרי באמצעות משוואת שרדינגר. עם זאת, בשל מורכבות המולקולות, היישום של משוואת שרדינגר קשה למדי. מכאן שמדענים פיתחו שיטה להערכה משוערת של התנהגות האלקטרונים במולקולה. השיטה נקראת שילוב לינארי של שיטת אורביטלים אטומיים (LCAO).

איור 2: היווצרות מסלול מולקולרי

ההבדל בין מסלול אטומי למסלול מולקולרי

הַגדָרָה

מסלול אטומי: מסלול אטומי הוא האזור בעל הסיכוי הגבוה ביותר למצוא אלקטרון באטום.

מסלול מולקולרי: מסלול מולקולרי הוא האזור בעל הסיכוי הגבוה ביותר למצוא אלקטרון של מולקולה.

היווצרות

מסלול אטומי: אורביטלים אטומיים נוצרים על ידי ענן האלקטרונים סביב האטום.

מסלול מולקולרי: אורביטלים מולקולריים נוצרים על ידי מיזוג של אורביטלים אטומיים שיש להם כמעט אותה אנרגיה.

צוּרָה

מסלול אטומי: צורת האורביטלים האטומיים נקבעת על פי סוג המסלול האטומי (s, p, d או f).

מסלול מולקולרי: צורת המסלול המולקולרי נקבעת את צורות האורביטלים האטומיים היוצרים את המולקולה.

תיאור צפיפות האלקטרונים

מסלול אטומי: משתמשים במשוואת שרדינגר.

מסלול מולקולרי: נעשה שימוש בשילוב לינארי של אורביטלים אטומיים (LCAO).

גַרעִין

מסלול אטומי: מסלול אטומי הוא מונוצנטרי שכן הוא נמצא סביב גרעין יחיד.

מסלול מולקולרי: מסלול מולקולרי הוא פוליצנטרי שכן הוא נמצא סביב גרעינים שונים.

השפעת הגרעין

מסלול אטומי: גרעין יחיד משפיע על ענן האלקטרונים באורביטלים אטומיים

מסלול מולקולרי: שני גרעינים נוספים משפיעים על ענן האלקטרונים באורביטלים מולקולריים.

סיכום

הן אורביטלים אטומיים והן מולקולריים הם אזורים בעלי צפיפות האלקטרונים הגבוהה ביותר באטומים ובמולקולות, בהתאמה. תכונות האורביטלים האטומיים נקבעים על ידי הגרעין היחיד של האטומים, ואילו התכונות של האורביטלים המולקולריים נקבעים על ידי שילוב האורביטלים האטומיים היוצרים את המולקולה. זהו ההבדל העיקרי בין מסלול אטומי למסלול מולקולרי.

הפניות: 1.Verma, N. K., Khanna, S. K., & Kapila, B. (2010). כימיה מקיפה XI. פרסומי Laxmi. 2. אוקו, ד"א (2013). יסודות לכימיה. אלסבייה 3. מקיין, מ '(2012). מדריך St udy ליווי יסודות לכימיה. אלסבייה.

באדיבות התמונה: 1. "H atom orbitaly" מאת Pajs - יצירה משלו (תחום ציבורי) באמצעות Commons Wikimedia 2. "Orbitals מולקולרית מ"ר" מאת Sponk (שיחה) - עבודה משלו (תחום ציבורי) באמצעות Commons Wikimedia