Τροχιακή επικάλυψη

Η ανάπτυξη ενός ομοιοπολικού δεσμού μεταξύ δύο ατόμων προκαλείται από τη σύζευξη ηλεκτρονίων στο κέλυφος σθένους με αντίθετα σπιν, σύμφωνα με την αρχή της τροχιακής επικάλυψης. Ο σχηματισμός δεσμού μπορεί να προκαλείται από τροχιακή επικάλυψη. Όταν δύο άτομα φτάνουν αρκετά κοντά το ένα στο άλλο κατά τη διάρκεια της τροχιακής διαδικασίας, διαπερνούν το ένα το τροχιακό του άλλου, δημιουργώντας ένα νέο υβριδοποιημένο τροχιακό όπου βρίσκεται το ζεύγος δεσμών του ηλεκτρονίου.

Καθώς έχει χαμηλότερη ενέργεια σε σύγκριση με το ατομικό τροχιακό, ένα υβριδοποιημένο τροχιακό είναι σταθερό. Βρίσκεται στη χαμηλότερη ενεργειακή του κατάσταση. Η τροχιακή επικάλυψη είναι η μερική διείσδυση ενός τροχιακού για τη δημιουργία ενός νέου υβριδοποιημένου τροχιακού.

Ποια είναι η έκταση της επικάλυψης;

Ο αριθμός των ατόμων που αλληλεπιδρούν, η μάζα τους και τα ηλεκτρόνια σθένους καθορίζουν τον βαθμό επικάλυψης. Επιπλέον, όσο ισχυρότερος είναι ο δεσμός που δημιουργείται μεταξύ των δύο ατόμων, τόσο μεγαλύτερη είναι η επικάλυψη. Ως αποτέλεσμα, η υπόθεση της τροχιακής επικάλυψης περιγράφει πώς αλληλεπιδρούν τα άτομα επικαλύπτοντας τα τροχιακά τους, με αποτέλεσμα μια χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση όπου τα ηλεκτρόνια σθένους τους συνδέονται για να σχηματίσουν ομοιοπολικούς δεσμούς.

Τύποι ομοιοπολικού δεσμού επικάλυψης τροχιακών

Υπάρχουν δύο τύποι τροχιακής επικάλυψης ομοιοπολικών δεσμών, με βάση τη δομή της επικάλυψης:

Sigma (σ) Bond

Η αλληλοεπικάλυψη από άκρο σε άκρο των τροχιακών δεσμών σε όλο τον διαπυρηνικό άξονα σχηματίζει τον δεσμό σίγμα. Μια μετωπική επικάλυψη, γνωστή και ως αξονική επικάλυψη, είναι επίσης το όνομα αυτής της επικάλυψης. Υπάρχουν τρεις μορφές αξονικής επικάλυψης μεταξύ αυτών των τροχιακών:

επικάλυψη s-s:Δύο μισογεμάτα s-τροχιακά επικαλύπτονται στον διαπυρηνικό άξονα σε αυτήν την περίπτωση.
επικάλυψη s-p:Αυτή η μορφή επικάλυψης συμβαίνει όταν ένα άτομο μισογεμάτο μερικώς γεμάτο (50%) s-τροχιακά επικαλύπτονται με μερικώς γεμάτα (50%) p-τροχιακά ενός άλλου ατόμου.
επικάλυψη p-p:Αυτό το είδος επικάλυψης συμβαίνει όταν τα p-τροχιακά των δύο συγκλίνων ατόμων είναι μισογεμάτα.

Pi (π) Bond

Όταν τα άτομα επικαλύπτονται με τρόπο που οι άξονές τους παραμένουν παράλληλοι μεταξύ τους και εγκάρσιοι στον διαπυρηνικό άξονα, δημιουργείται ένας δεσμός pi (π). Μια πλευρική επικάλυψη είναι επίσης ο όρος για αυτήν τη μορφή επικάλυψης.

Διαφορά μεταξύ Sigma και Pi Bond

Sigma Bond	Pi Bond
Η μετωπική επικάλυψη υβριδικών τροχιακών σχηματίζει τον δεσμό σίγμα.	Η επικάλυψη των υβριδικών τροχιακών κάτω και πάνω από τον άξονα σύνδεσης σχηματίζει τον δεσμό pi.
Η σύνδεση sigma είναι εξαιρετικά ισχυρή και μεγάλης διάρκειας.	Η σύνδεση pi είναι εύθραυστη και ασταθής.
Κάθε φορά που δύο μόρια ή άτομα εμπλέκονται μεταξύ τους, το αρχικό βήμα είναι η ανάπτυξη ενός δεσμού σίγμα.	Μετά την ανάπτυξη του δεσμού σίγμα, σχηματίζεται ο δεσμός pi.
Τυπικά, ο δεσμός σίγμα αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο σ.	Τυπικά, ο δεσμός pi αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο π.
Οι δεσμοί Sigma εμφανίζονται σε αλκάνια, αλκένια και αλκίνια.	Ο σχηματισμός δεσμού Pi δεν συμβαίνει στα αλκάνια (κορεσμένα μόρια). Οι δεσμοί Pi προκύπτουν σε ακόρεστα χημικά όπως τα αλκένια και τα αλκίνια.

Σύγκριση VB και MO

Η θεωρία του δεσμού σθένους (VB) δηλώνει ότι τα ζεύγη ηλεκτρονίων περιορίζονται μεταξύ δύο συγκεκριμένων ατόμων σε ένα μόριο που συμπληρώνει την υπόθεση του μοριακού τροχιακού (MO). Ωστόσο, η ιδέα MO δεν ακολουθεί πλήρως τις αρχές VB. Σύμφωνα με τη θεωρία MO, τα ηλεκτρόνια είναι διασκορπισμένα σε μοριακά τροχιακά και μπορούν να περιλάβουν ολόκληρο το μόριο. Σε μια απλή προσέγγιση, η θεωρία MO μπορεί να καθορίσει τα μαγνητικά χαρακτηριστικά και τα χαρακτηριστικά ιονισμού. Η θεωρία VB παρέχει συγκρίσιμα ευρήματα, αλλά είναι πιο δύσκολο να γίνει κατανοητό.

Επικάλυψη ατομικού τροχιακού

Η αλληλεπίδραση των ατόμων δημιουργεί διαφορετικούς τύπους δεσμών. Στη φύση, το φορτίο σε αυτούς τους δεσμούς μπορεί να είναι θετικό, ουδέτερο ή αρνητικό. Εξαρτάται από την υπογραφή και τον προσανατολισμό των αντίστοιχων δύο αλληλεπιδρώντων τροχιακών.

Θετική ατομική τροχιακή επικάλυψη

Όταν οι φάσεις δύο εμπλεκόμενων ατομικών τροχιακών είναι ίδιες, η επικάλυψη είναι θετική και εμφανίζεται ομοιοπολικός δεσμός. Η φάση δύο αλληλεπιδρώντων τροχιακών (+ ή -) καθορίζεται από την υπογραφή της συνάρτησης τροχιακού κύματος και δεν έχει καμία σχέση με την ενέργεια.

Επικάλυψη ατομικού τροχιακού αρνητικού

Ενώ δύο συνδεδεμένα τροχιακά βρίσκονται σε μια φάση το ένα απέναντι από το άλλο, η επικάλυψη που δημιουργείται είναι αρνητική και δεν δημιουργείται σύνδεση.

Η ατομική τροχιακή επικάλυψη είναι μηδενική

Μια συνθήκη μηδενικής επικάλυψης ενός ατομικού τροχιακού προκύπτει εάν δύο αλληλεπιδρώντα τροχιακά σε ένα τροχιακό δεν επικαλύπτονται το ένα το άλλο.

Υβριδισμός

Όταν τα άτομα σε ένα μόριο συνδέονται μεταξύ τους, οι κυματικές συναρτήσεις συνεργάζονται για να δημιουργήσουν κατάλληλες μαθηματικές αναπαραστάσεις με ποικίλες μορφές. Ο υβριδισμός είναι η διαδικασία συγχώνευσης των κυματοσυναρτήσεων που αφορούν ατομικά τροχιακά. Ο υβριδισμός είναι η διαδικασία συνδυασμού τροχιακών με κάπως μεταβαλλόμενες ενέργειες για να ανακατανεμηθεί η ενέργειά του και να δημιουργηθεί ένα νέο σύνολο τροχιακών με συγκρίσιμα σχήματα και ενέργειες. Ο υβριδισμός μπορεί να έχει τρεις μορφές:

υβριδισμός sp:Το τροχιακό σθένους s αναμιγνύεται σε τροχιακά p μονού σθένους για να παραχθούν δύο παρόμοια υβριδικά τροχιακά sp στη διαδικασία υβριδισμού sp.
Υβριδισμός sp2:Μια ομάδα τριών υβριδικών τροχιακών sp2 και ενός μόνο μη υβριδοποιημένου τροχιακού p συνθέτουν τα τροχιακά σθένους ενός ατόμου του πυρήνα που περιβάλλεται από τρεις ζώνες πυκνότητας ηλεκτρονίων.
sp3 Υβριδισμός:Τα υβρίδια δημιουργούνται συνδυάζοντας ένα s τροχιακό με και τα τρία τροχιακά p. Τα τροχιακά σθένους ενός ατόμου αποτελούνται από τέσσερα υβριδικά τροχιακά sp3 που περικλείονται σε μια τετραεδρική διαμόρφωση ζευγών δεσμών και μοναχικών ζευγών.

Συμπέρασμα

Οι χημικοί δεσμοί αποτελούνται από δυνάμεις που συγκρατούν τα άτομα. Οι ομοιοπολικοί δεσμοί, οι ιοντικοί δεσμοί, οι δεσμοί συντεταγμένων και οι δεσμοί υδρογόνου είναι οι τέσσερις τύποι χημικών δεσμών. Οι συνδέσεις που δημιουργούνται από τη μεταφορά ηλεκτρονίων σε δύο άτομα είναι γνωστές ως ομοιοπολικοί δεσμοί. Ένας μοριακός δεσμός είναι ένα άλλο όνομα για αυτό. Προκειμένου να επιτευχθεί σταθερότητα, τα άτομα ενώνονται για να μειώσουν τη συνολική ενέργεια. Με απλά λόγια, ο κανόνας λέει ότι όσο λιγότερη ενέργεια χρειάζεται κάποιος, τόσο πιο απλό είναι να επιβιώσει. Σε αυτό το υλικό μελέτης τροχιακής επικάλυψης, έχουμε μιλήσει για ομοιοπολικούς δεσμούς, δεσμούς σίγμα και π.