La principale différence entre la théorie des orbitales moléculaires et la théorie de l'hybridation est que la théorie des orbitales moléculaires décrit la formation d'orbitales liantes et anti-liantes, tandis que la théorie de l'hybridation décrit la formation d'orbitales hybrides.
Il existe différentes théories développées pour déterminer les structures électroniques et orbitales des molécules. La théorie VSEPR, la théorie de Lewis, la théorie des liaisons de valence, la théorie de l'hybridation et la théorie des orbitales moléculaires sont des théories aussi importantes. La théorie la plus acceptable parmi elles est la théorie des orbitales moléculaires.
Qu'est-ce que la théorie des orbites moléculaires ?
La théorie des orbites moléculaires est une technique de description de la structure électronique des molécules à l'aide de la mécanique quantique. C'est la manière la plus productive d'expliquer la liaison chimique dans les molécules. Discutons de cette théorie en détail.
Premièrement, nous devons savoir ce que sont les orbitales moléculaires. Une liaison chimique se forme entre deux atomes lorsque la force d'attraction nette entre deux noyaux atomiques et les électrons entre eux dépasse la répulsion électrostatique entre deux noyaux atomiques. Fondamentalement, cela signifie que les forces attractives entre deux atomes doivent être supérieures aux forces répulsives entre ces deux atomes. Ici, les électrons doivent exister dans une région appelée « région de liaison », pour former cette liaison chimique. Sinon, les électrons seront dans la "région anti-liaison" qui aidera la force répulsive entre les atomes.
Cependant, si les conditions sont remplies et qu'une liaison chimique se forme entre deux atomes, les orbitales correspondantes impliquées dans la liaison sont appelées orbitales moléculaires. Ici, nous pouvons commencer avec deux orbitales de deux atomes et finir avec une orbitale (l'orbitale moléculaire) qui appartient aux deux atomes.
Selon la mécanique quantique, les orbitales atomiques ne peuvent pas apparaître ou disparaître comme nous le souhaitons. Lorsque les orbitales interagissent les unes avec les autres, elles ont tendance à changer de forme en conséquence. Mais selon la mécanique quantique, ils sont libres de changer de forme mais doivent avoir le même nombre d'orbitales. Ensuite, nous devons trouver l'orbite manquante. Ici, la combinaison en phase des deux orbitales atomiques rend l'orbitale de liaison tandis que la combinaison hors phase forme l'orbitale anti-liaison.
Figure 01: Diagramme orbital moléculaire
Les électrons de liaison occupent l'orbitale de liaison tandis que les électrons de l'orbitale anti-liante ne participent pas à la formation de la liaison. Au contraire, ces électrons s'opposent activement à la formation de la liaison chimique. L'orbitale de liaison a une énergie potentielle inférieure à celle de l'orbitale anti-liante. Si nous considérons une liaison sigma, la dénotation de l'orbitale de liaison est σ et l'orbitale anti-liante est σ. Nous pouvons utiliser cette théorie pour décrire la structure de molécules compliquées pour expliquer pourquoi certaines molécules n'existent pas (c'est-à-dire He2) et l'ordre des liaisons des molécules. Ainsi, cette description explique brièvement la base de la théorie des orbitales moléculaires.
Qu'est-ce que la théorie de l'hybridation ?
La théorie de l'hybridation est une technique que nous utilisons pour décrire la structure orbitale d'une molécule. L'hybridation est la formation d'orbitales hybrides en mélangeant deux ou plusieurs orbitales atomiques. L'orientation de ces orbitales détermine la géométrie de la molécule. C'est une extension de la théorie des liaisons de valence.
Avant la formation des orbitales atomiques, elles ont des énergies différentes, mais après la formation, toutes les orbitales ont la même énergie. Par exemple, une orbitale atomique s et une orbitale atomique p peuvent se combiner pour former deux orbitales sp. Les orbitales atomiques s et p ont des énergies différentes (énergie de s < énergie de p). Mais après l'hybridation, il forme deux orbitales sp qui ont la même énergie, et cette énergie se situe entre les énergies des énergies orbitales atomiques individuelles s et p. De plus, cette orbitale hybride sp a 50 % de caractéristiques orbitales s et 50 % de caractéristiques orbitales p.
Figure 02: Liaison entre les orbitales hybrides d'un atome de carbone et les orbitales s d'atomes d'hydrogène
L'idée de l'hybridation est entrée dans la discussion parce que les scientifiques ont observé que la théorie des liaisons de valence ne permettait pas de prédire correctement la structure de certaines molécules telles que CH4Ici, bien que l'atome de carbone n'ait que deux électrons non appariés selon sa configuration électronique, il peut former quatre liaisons covalentes. Pour former quatre liaisons, il doit y avoir quatre électrons non appariés.
La seule façon dont ils pouvaient expliquer ce phénomène était de penser que les orbitales s et p des atomes de carbone fusionnent pour former de nouvelles orbitales appelées orbitales hybrides qui ont la même énergie. Ici, un s + trois p donne 4 orbitales sp3. Par conséquent, les électrons remplissent uniformément ces orbitales hybrides (un électron par orbitale hybride), obéissant à la règle de Hund. Ensuite, il y a quatre électrons pour la formation de quatre liaisons covalentes avec quatre atomes d'hydrogène.
Quelle est la différence entre la théorie des orbitales moléculaires et la théorie de l'hybridation ?
La théorie des orbites moléculaires est une technique de description de la structure électronique des molécules à l'aide de la mécanique quantique. La théorie de l'hybridation est une technique que nous utilisons pour décrire la structure orbitale d'une molécule. Ainsi, la principale différence entre la théorie des orbitales moléculaires et la théorie de l'hybridation est que la théorie des orbitales moléculaires décrit la formation d'orbitales de liaison et anti-liaison, tandis que la théorie de l'hybridation décrit la formation d'orbitales hybrides.
De plus, selon la théorie des orbitales moléculaires, de nouvelles formes orbitales proviennent du mélange d'orbitales atomiques de deux atomes tandis que dans la théorie de l'hybridation, de nouvelles formes orbitales forment le mélange d'orbitales atomiques d'un même atome. C'est donc une autre différence entre la théorie des orbitales moléculaires et la théorie de l'hybridation.
Résumé - Théorie des orbitales moléculaires vs théorie de l'hybridation
La théorie des orbitales moléculaires et la théorie de l'hybridation sont importantes pour déterminer la structure d'une molécule.le différence clé entre la théorie des orbitales moléculaires et la théorie de l'hybridation est que la théorie des orbitales moléculaires décrit la formation d'orbitales de liaison et anti-liaison, tandis que la théorie de l'hybridation décrit la formation d'orbitales hybrides.
