Sự khác biệt chính - Quỹ đạo nguyên tử so với Quỹ đạo phân tử

Quỹ đạo được định nghĩa là vùng có xác suất tìm thấy electron cao. Nguyên tử có các electron riêng quay xung quanh hạt nhân. Khi các obitan này được phủ lên nhau để tạo thành các phân tử thông qua liên kết, các obitan được gọi là obitan phân tử. Thuyết liên kết hóa trị và thuyết obitan phân tử giải thích các tính chất của obitan nguyên tử và phân tử tương ứng. Các quỹ đạo có thể chứa tối đa hai electron. Sự khác biệt chính giữa obitan nguyên tử và phân tử là các electron trong một quỹ đạo nguyên tử chịu ảnh hưởng của một hạt nhân dương, trong khi các electron của một quỹ đạo phân tử chịu ảnh hưởng của hai hoặc nhiều hạt nhân tùy thuộc vào số nguyên tử trong phân tử.

Bài báo này giải thích,

1. Quỹ đạo nguyên tử là gì - Định nghĩa, Đặc điểm, Thuộc tính 2. Quỹ đạo phân tử là gì - Định nghĩa, Đặc điểm, Tính năng 3. Sự khác biệt giữa Quỹ đạo nguyên tử và Quỹ đạo phân tử

Quỹ đạo nguyên tử là gì

Quỹ đạo nguyên tử là vùng có xác suất tìm thấy electron cao nhất. Cơ học lượng tử giải thích xác suất vị trí của một electron của nguyên tử. Nó không giải thích năng lượng chính xác của một electron tại một thời điểm nhất định. Nó được giải thích trong nguyên lý bất định của Heisenberg. Mật độ electron của nguyên tử có thể được tìm thấy từ các nghiệm của phương trình Schrodinger. Một obitan nguyên tử có thể có tối đa hai electron. Các obitan nguyên tử được đánh dấu là cấp độ lại s, p, d và f. Các quỹ đạo này có hình dạng khác nhau. Quỹ đạo s là hình cầu và chứa tối đa hai electron. Nó có một mức năng lượng phụ. Quỹ đạo p có hình quả tạ và có thể chứa tối đa sáu electron. Nó có ba mức năng lượng phụ. Các obitan d và f có hình dạng phức tạp hơn. Mức d có năm nhóm năng lượng phụ và chứa tối đa 10 điện tử, trong khi mức f có bảy mức năng lượng phụ và có thể chứa tối đa mười và mười lăm điện tử. Năng lượng của các obitan theo thứ tự là s <><><>

Hình 1: Các loại quỹ đạo nguyên tử

Quỹ đạo phân tử là gì

Các tính chất của obitan phân tử được giải thích bằng thuyết obitan phân tử. Nó được đề xuất lần đầu tiên bởi F. Hund và R.S. Mulliken năm 1932. Theo thuyết obitan phân tử, khi các nguyên tử được hợp nhất để tạo thành phân tử, các obitan nguyên tử chồng lên nhau sẽ mất hình dạng do tác dụng của các hạt nhân. Các obitan mới có trong phân tử bây giờ được gọi là obitan phân tử. Các obitan phân tử được hình thành do sự kết hợp của các obitan nguyên tử có năng lượng gần giống nhau. Không giống như các obitan nguyên tử, các obitan phân tử không thuộc về một nguyên tử trong phân tử mà thuộc về hạt nhân của tất cả các nguyên tử tạo nên phân tử. Do đó, hạt nhân của các nguyên tử khác nhau hoạt động như một hạt nhân đa tâm. Hình dạng cuối cùng của obitan phân tử phụ thuộc vào hình dạng của obitan nguyên tử tạo nên phân tử. Theo quy tắc Aufbau, các obitan phân tử được lấp đầy từ obitan năng lượng thấp đến obitan năng lượng cao. Giống như một orbital nguyên tử, một orbital phân tử có thể chứa tối đa hai electron. Tuy nhiên, theo nguyên lý của Pauli, hai điện tử này phải có spin ngược nhau. Hoạt động của electron trong một quỹ đạo phân tử có thể được mô tả bằng cách sử dụng phương trình Schrodinger. Tuy nhiên do sự phức tạp của các phân tử nên việc áp dụng phương trình Schrodinger gặp khá nhiều khó khăn. Do đó, các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp để đánh giá gần đúng hành vi của các electron trong phân tử. Phương pháp này được gọi là phương pháp kết hợp tuyến tính của các obitan nguyên tử (LCAO).

Hình 2: Sự hình thành quỹ đạo phân tử

Sự khác biệt giữa quỹ đạo nguyên tử và quỹ đạo phân tử

Sự định nghĩa

Quỹ đạo nguyên tử: Quỹ đạo nguyên tử là vùng có xác suất tìm thấy electron cao nhất trong nguyên tử.

Quỹ đạo phân tử: Orbital phân tử là vùng có xác suất tìm thấy electron của phân tử cao nhất.

Sự hình thành

Quỹ đạo nguyên tử: Các obitan nguyên tử được hình thành bởi đám mây electron xung quanh nguyên tử.

Quỹ đạo phân tử: Các obitan phân tử được hình thành bởi sự hợp nhất của các obitan nguyên tử có năng lượng gần như nhau.

Hình dạng

Quỹ đạo nguyên tử: Hình dạng của obitan nguyên tử được xác định bởi loại obitan nguyên tử (s, p, d hoặc f).

Quỹ đạo phân tử: Hình dạng của obitan phân tử được xác định hình dạng của obitan nguyên tử tạo nên phân tử.

Mô tả mật độ điện tử

Quỹ đạo nguyên tử: Phương trình Schrodinger được sử dụng.

Quỹ đạo phân tử: Sự kết hợp tuyến tính của các obitan nguyên tử (LCAO) được sử dụng.

Nhân tế bào

Quỹ đạo nguyên tử: Quỹ đạo nguyên tử là đơn tâm vì nó được tìm thấy xung quanh một hạt nhân.

Quỹ đạo phân tử: Quỹ đạo phân tử là đa tâm vì nó được tìm thấy xung quanh các hạt nhân khác nhau.

Ảnh hưởng của hạt nhân

Quỹ đạo nguyên tử: Hạt nhân đơn ảnh hưởng đến đám mây electron trong các obitan nguyên tử

Quỹ đạo phân tử: Hai hạt nhân nữa ảnh hưởng đến đám mây electron trong các obitan phân tử.

Tóm lược

Cả obitan nguyên tử và phân tử đều là những vùng có mật độ electron cao nhất trong nguyên tử và phân tử, tương ứng. Các tính chất của obitan nguyên tử được xác định bởi hạt nhân riêng lẻ của nguyên tử, trong khi tính chất của obitan phân tử được xác định bởi sự kết hợp của các obitan nguyên tử tạo thành phân tử. Đây là sự khác biệt chính giữa orbital nguyên tử và orbital phân tử.

Tài liệu tham khảo: 1.Verma, N. K., Khanna, S. K., & Kapila, B. (2010). Hóa học toàn diện XI. Các ấn phẩm của Laxmi.2.Ucko, D. A. (2013). Khái niệm cơ bản về hóa học. Elsevier.3.Mackin, M. (2012). St udy Hướng dẫn kèm theo Kiến thức cơ bản cho Hóa học. Elsevier.

Hình ảnh Lịch sự: 1. “Quỹ đạo nguyên tử H” của Pajs - Tác phẩm riêng (Miền công cộng) qua Commons Wikimedia 2. “Quỹ đạo phân tử sq” của Sponk (nói chuyện) - Tác phẩm riêng (Miền công cộng) thông qua Commons Wikimedia