Avainero hybridisaation ja päällekkäisyyden välillä on se, että hybridisaatio viittaa uusien hybridiratojen muodostumiseen atomikiertoratojen päällekkäisyyden kautta, kun taas päällekkäisyydellä tarkoitetaan atomiorbitaalien sekoittumista.
Orbitaalit ovat hypoteettisia rakenteita, jotka voidaan täyttää elektroneilla. Eri löytöjen mukaan tutkijat ehdottivat erilaisia muotoja näille kiertoradalle. Orbitaaleja on kolme päätyyppiä: atomiorbitaalit, molekyyliorbitaalit ja hybridiradat. Hybridiorbitaalit muodostuvat hybridisaatioprosessin kautta. Hybridisaatio ja päällekkäisyys ovat kaksi toisiinsa liittyvää kemiallista käsitettä. Hybridisaation aikana tapahtuu atomiorbitaalien päällekkäisyyttä.
Mitä on hybridisaatio?
Hybridisaatio on kemiallinen prosessi, jossa hybridiorbitaalit muodostuvat atomiorbitaalien sekoittumisesta. Hybridisaatioteoria on tekniikka, jota käytämme kuvaamaan molekyylin kiertoradan rakennetta. Pohjimmiltaan hybridisaatio on hybridiorbitaalien muodostamista sekoittamalla kaksi tai useampia atomikiertoratoja. Näiden orbitaalien suuntaus määrittää molekyylin geometrian. Se on valenssisidosteorian laajennus.
Ennen atomiratojen muodostumista niillä on eri energiat, mutta muodostumisen jälkeen kaikilla kiertoradoilla on sama energia. Esimerkiksi s-atomiorbitaali ja p-atomiorbitaali voivat yhdistyä muodostamaan kaksi sp-orbitaalia. Atomiradalla s ja p on erilaiset energiat (s < p:n energia). Mutta hybridisaation jälkeen se muodostaa kaksi sp-orbitaalia, joilla on sama energia, ja tämä energia on yksittäisten s- ja p-atomien kiertoradan energioiden välillä. Lisäksi tällä sp-hybridiradalla on 50 % s kiertoradan ominaisuuksia ja 50 % p kiertoradan ominaisuuksia.
Kuva 01: Hybridiorbitaalien muodostuminen
Ajatus hybridisaatiosta tuli ensin keskusteluun, koska valenssisidosteoria ei onnistunut ennustamaan oikein joidenkin molekyylien, kuten CH4, rakennetta. Vaikka hiiliatomi CH:ssa 4:ssa on vain kaksi paritonta elektronia sen elektronikonfiguraation mukaan, se voi muodostaa neljä kovalenttista sidosta. Neljän sidoksen muodostamiseksi on oltava neljä paritonta elektronia.
Ainoa tapa selittää tämä ilmiö oli ajatella, että hiiliatomin s- ja p-orbitaalit sulautuvat toisiinsa muodostaen uusia kiertoradoja, joita kutsutaan hybridiorbitaaleiksi ja joilla on sama energia. Tässä yksi s + kolme p antaa 4 sp3 orbitaalia. Siksi elektronit täyttävät nämä hybridiorbitaalit tasaisesti (yksi elektroni hybridiradalla) Hundin sääntöä noudattaen. Näin ollen on neljä elektronia neljän kovalenttisen sidoksen muodostamiseksi neljän vetyatomin kanssa.
Mikä on päällekkäisyys?
Päällekkäisyys on kemiallinen prosessi, jossa atomiorbitaalit limittyvät toistensa kanssa. Toisin sanoen se on orbitaalien keskittyminen eri atomien väliseen tilaan, mikä johtaa kemiallisten sidosten muodostumiseen. Linus Pauling kehitti ensin teorian tästä kiertoradan päällekkäisyydestä. Hän selitti molekyylisidoskulmat eri molekyyleissä, ja tämä käsite oli hybridisaatioteorian perusta.
Mitä eroa on hybridisaatiolla ja päällekkäisyydellä?
Hybridisaatio ja päällekkäisyys ovat kaksi toisiinsa liittyvää kemiallista käsitettä. Keskeinen ero hybridisaation ja päällekkäisyyden välillä on, että hybridisaatio on uusien hybridiorbitaalien muodostumista atomiorbitaalien päällekkäisyyden kautta, kun taas päällekkäisyys on atomiorbitaalien sekoittumista. Lisäksi hybridisaatioprosessissa samojen atomien orbitaalit menevät päällekkäin muodostaen hybridiorbitaaleja, kun taas limittäisprosessissa saman atomin orbitaalit limittyvät muodostaen hybridiorbitaalit ja eri atomien orbitaalit limittyvät muodostaen kemiallisia sidoksia.
Alla oleva infografiikka esittelee lisää faktoja hybridisaation ja päällekkäisyyden eroista.
Yhteenveto – Hybridisaatio vs päällekkäisyys
Hybridisaatio ja päällekkäisyys ovat kaksi toisiinsa liittyvää kemiallista käsitettä. Yhteenvetona voidaan todeta, että avainero hybridisaation ja päällekkäisyyden välillä on se, että hybridisaatio viittaa uusien hybridiratojen muodostumiseen atomiorbitaalien päällekkäisyyden kautta, kun taas päällekkäisyys tarkoittaa atomikiertoratojen sekoittumista.
