Sự khác biệt chính giữa lý thuyết quỹ đạo phân tử và lý thuyết liên kết hóa trị là lý thuyết quỹ đạo phân tử mô tả sự hình thành quỹ đạo phân tử, trong khi lý thuyết liên kết hóa trị mô tả các obitan nguyên tử.
Các phân tử khác nhau có các tính chất hóa học và vật lý khác với các nguyên tử riêng lẻ liên kết để tạo thành các phân tử này. Để hiểu những khác biệt này giữa các tính chất nguyên tử và phân tử, cần phải hiểu sự hình thành liên kết hóa học giữa một số nguyên tử để tạo nên một phân tử. Hiện tại, chúng tôi sử dụng hai lý thuyết cơ học lượng tử để mô tả liên kết cộng hóa trị và cấu trúc điện tử của phân tử. Đây là lý thuyết liên kết hóa trị và lý thuyết quỹ đạo phân tử.
Lý thuyết quỹ đạo phân tử là gì?
Trong phân tử, các electron nằm trong các obitan phân tử, nhưng hình dạng của chúng khác nhau và chúng liên kết với nhiều hơn một hạt nhân nguyên tử. Lý thuyết quỹ đạo phân tử là sự mô tả các phân tử dựa trên các quỹ đạo phân tử.
Chúng ta có thể thu được hàm sóng mô tả một obitan phân tử bằng sự kết hợp tuyến tính của các obitan nguyên tử. Một obitan liên kết hình thành khi hai obitan nguyên tử tương tác trong cùng một pha (tương tác xây dựng). Khi chúng tương tác lệch pha (tương tác triệt tiêu), các obitan phản liên kết từ. Do đó, có các obitan liên kết và phản liên kết đối với mỗi tương tác giữa các quỹ đạo con. Các obitan liên kết có năng lượng thấp, và các electron có nhiều khả năng cư trú trong các obitan đó hơn. Các obitan phản liên kết có năng lượng cao, và khi tất cả các obitan liên kết được lấp đầy, các điện tử sẽ đi đến và lấp đầy các obitan phản liên kết.
Thuyết Trái phiếu Hóa trị là gì?
Lý thuyết liên kết hóa trị dựa trên cách tiếp cận liên kết cục bộ, giả định rằng các electron trong một phân tử chiếm các obitan nguyên tử của các nguyên tử riêng lẻ. Ví dụ, trong sự hình thành phân tử H2, hai nguyên tử hydro xen phủ các obitan 1s của chúng. Bằng cách chồng chéo hai obitan, chúng chia sẻ một vùng chung trong không gian. Ban đầu, khi hai nguyên tử ở xa nhau, giữa chúng không có lực tương tác. Do đó, thế năng bằng không.
Khi các nguyên tử tiến lại gần nhau, mỗi điện tử bị hạt nhân trong nguyên tử kia hút, và đồng thời, các điện tử đẩy nhau, hạt nhân cũng vậy. Trong khi các nguyên tử vẫn tách rời nhau thì lực hút lớn hơn lực đẩy nên thế năng của hệ giảm đi. Tại thời điểm mà thế năng đạt giá trị cực tiểu thì hệ ở trạng thái ổn định. Đây là những gì xảy ra khi hai nguyên tử hydro đến gần nhau và tạo thành phân tử.
Hình 01: Sự hình thành của một Trái phiếu Pi
Tuy nhiên, khái niệm trùng lặp này chỉ có thể mô tả các phân tử đơn giản như H2, F2, HF, v.v. Lý thuyết này không giải thích được các phân tử như CH4Tuy nhiên, vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách kết hợp lý thuyết này với lý thuyết quỹ đạo lai. Lai hóa là sự trộn lẫn của hai obitan nguyên tử khác nhau. Ví dụ, trong CH4, C có bốn obitan lai hóa sp3xen phủ với obitan s của mỗi H.
Sự khác biệt giữa Lý thuyết quỹ đạo phân tử và lý thuyết liên kết hóa trị là gì?
Hiện tại, chúng ta sử dụng hai lý thuyết cơ học lượng tử để mô tả liên kết cộng hóa trị và cấu trúc điện tử của phân tử. Đây là lý thuyết liên kết hóa trị và lý thuyết quỹ đạo phân tử. Sự khác biệt cơ bản giữa lý thuyết quỹ đạo phân tử và lý thuyết liên kết hóa trị là lý thuyết quỹ đạo phân tử mô tả sự hình thành quỹ đạo phân tử, trong khi lý thuyết liên kết hóa trị mô tả các obitan nguyên tử. Hơn nữa, lý thuyết liên kết hóa trị chỉ có thể được áp dụng cho các phân tử diatomic, chứ không phải cho các phân tử đa nguyên tử. Tuy nhiên, chúng ta có thể áp dụng lý thuyết quỹ đạo phân tử cho bất kỳ phân tử nào.
Tóm tắt - Lý thuyết quỹ đạo phân tử so với lý thuyết liên kết hóa trị
Lý thuyết liên kết hóa trị và lý thuyết quỹ đạo phân tử là hai lý thuyết cơ học lượng tử mô tả liên kết cộng hóa trị và cấu trúc điện tử của phân tử. Sự khác biệt cơ bản giữa lý thuyết quỹ đạo phân tử và lý thuyết liên kết hóa trị là lý thuyết quỹ đạo phân tử mô tả sự hình thành quỹ đạo phân tử, trong khi lý thuyết liên kết hóa trị mô tả các obitan nguyên tử.
