Sự khác biệt chính giữa sp sp2 và sp3 là obitan lai hóa sp có đặc điểm quỹ đạo 50% s và obitan lai hóa sp2 có đặc điểm quỹ đạo 33% s trong khi obitan lai hóa sp3 có đặc điểm quỹ đạo 25% s.
Các thuật ngữ sp, sp2 và sp3, dùng để chỉ sự lai hóa khác nhau của các obitan dẫn đến hình thành các obitan lai hóa. Các quỹ đạo là các vùng giả định xung quanh hạt nhân của một nguyên tử, chứa các electron của nguyên tử đó. Các obitan lai hóa này có thể trải qua quá trình lai hóa để tạo thành các obitan lai hóa mới có thể hình thành các liên kết hóa học cộng hóa trị. Có một số dạng lai hoá theo obitan nguyên tử tham gia vào quá trình lai hoá. Sp, sp2 và sp3 là một số kiểu lai hóa phổ biến liên quan đến các obitan s và p của nguyên tử.
sp là gì?
Lai hóa sp là hình thức lai đơn giản nhất trong đó một obitan s xen phủ với một obitan p để tạo thành hai obitan sp mới. Một lớp vỏ electron chứa ba obitan p. Trong phép lai này, một trong ba obitan p này trộn với một obitan s của cùng một nguyên tử. Do đó, có hai obitan p chưa lai hóa còn lại trong các nguyên tử này.
Hình 01: Sự sắp xếp không gian của các quỹ đạo hỗn hợp sp
Tỉ lệ pha trộn của hai obitan nguyên tử là 1: 1 (s: p). Do đó quỹ đạo lai mới có 50% đặc điểm của quỹ đạo s và 50% đặc điểm của quỹ đạo p. Sự trộn lẫn các obitan nguyên tử s và p này tạo thành hai obitan lai hóa mới. Hai obitan sắp xếp theo một cách sắp xếp không gian tuyến tính; hướng mỗi obitan nguyên tử theo các hướng ngược nhau. Sự sắp xếp này dẫn đến sự biến dạng ít nhất giữa hai obitan. Do đó, góc liên kết sẽ là 180◦.
sp2 là gì?
Lai hóa sp2 là một dạng lai hóa obitan trong đó một obitan s xen phủ với hai obitan p để tạo thành ba obitan lai hóa mới. Vì có ba obitan nguyên tử p trong một nguyên tử, nên sự lai hóa này để lại một obitan p chưa lai hóa. Không giống như trong phép lai hóa sp, ở dạng lai hóa này, đặc tính s của mỗi obitan lai hóa sp2 là 33% trong khi đặc tính của obitan p là 66%.
Hình 02: Bố trí không gian của các quỹ đạo sp2
Tuy nhiên, đây chỉ là những giá trị gần đúng vì tỷ lệ giữa ba obitan nguyên tử liên quan đến sự lai hóa này là s: p=1: 2.
Khi đó đặc tính s bằng 100/3=33,33%
Và đặc tính p bằng (100/3) x 2=66,66%
Ba obitan lai hóa mới này có được sự sắp xếp không gian phẳng tam giác để giảm thiểu sự biến dạng giữa các obitan. Ngoài ra, góc liên kết giữa các obitan này là 120◦.
sp3 là gì?
Lai hóa sp3 là một dạng lai hóa obitan trong đó một obitan s xen phủ với ba obitan p. Do đó, không có obitan p nào chưa lai hóa vì tất cả các obitan p đều tham gia vào quá trình lai hóa.
Hình 03: Sự sắp xếp không gian của các Quỹ đạo hỗn hợp sp3
Do đó, điều này dẫn đến 4 obitan lai mới. Vì tỉ lệ giữa các obitan s và p là 1: 3 nên đặc tính s của mỗi obitan lai hóa là 25% trong khi đặc tính của obitan p là 75%. Các obitan lai hóa mới này sắp xếp theo hình tứ diện với góc liên kết 109,5◦.
Sự khác biệt giữa sp sp2 và sp3 là gì?
Lai hóa sp là dạng lai đơn giản nhất trong đó một obitan s xen phủ với một obitan p để tạo thành hai obitan sp mới và lai hóa Sp2 là một dạng lai hóa obitan trong đó một obitan s xen phủ với hai obitan p để tạo thành ba obitan lai hóa mới trong khi lai hóa Sp3 là một hình thức lai hóa obitan trong đó một obitan s xen phủ với ba obitan p. Đây là sự khác biệt cơ bản giữa các obitan lai hoá sp2 và sp3. Hơn nữa, mỗi obitan lai hóa mới hình thành trong ba dạng lai hóa này có đặc điểm obitan s khác nhau vì obitan s trộn với số obitan p khác nhau. Do đó chúng cũng có các đặc điểm quỹ đạo p khác nhau.
Tuy nhiên, chúng ta có thể nhấn mạnh sự khác biệt chính giữa lai hóa sp2 và lai hóa sp3 theo đặc tính s của các obitan lai hóa này; obitan lai hóa sp có đặc điểm quỹ đạo 50% s và obitan lai hóa sp2 có đặc điểm quỹ đạo 33% s trong khi obitan lai hóa sp3 có đặc điểm quỹ đạo 25% s. Hơn nữa, mỗi phép lai để lại số lượng obitan chưa lai khác nhau. Ví dụ, sự lai hóa sp chỉ liên quan đến 1 obitan nguyên tử p. Do đó, nó để lại hai obitan nguyên tử p chưa lai hóa.
Infographic dưới đây cho thấy sự so sánh chi tiết từng chi tiết về sự khác biệt giữa lai ghép sp2 và sp3.
Tổng hợp - sp sp2 vs sp3
Lai hóa là một quá trình trong đó các obitan nguyên tử trộn lẫn với nhau để tạo thành các obitan lai hóa mới có thể trải qua liên kết hóa học cộng hóa trị. Các dạng lai hóa obitan nguyên tử đơn giản nhất là lai hóa sp, sp2 và sp3. Sự khác biệt cơ bản giữa sp sp2 và sp3 là obitan lai hóa sp có đặc điểm quỹ đạo 50% s và obitan lai hóa sp2 có đặc điểm quỹ đạo 33% s trong khi obitan lai hóa sp3 có đặc điểm quỹ đạo 25% s.
