Principal diferença - teoria da ligação de valência vs teoria orbital molecular

Um átomo é composto de orbitais onde residem os elétrons. Esses orbitais atômicos podem ser encontrados em diferentes formas e em diferentes níveis de energia. Quando um átomo está em uma molécula em combinação com outros átomos, esses orbitais são organizados de uma maneira diferente. O arranjo desses orbitais determinará a ligação química e a forma ou geometria da molécula. Para explicar o arranjo desses orbitais, podemos usar a teoria das ligações de valência ou a teoria dos orbitais moleculares. A principal diferença entre a teoria das ligações de valência e a teoria orbital molecular é que a teoria da ligação de valência explica a hibridização de orbitais, enquanto a teoria de orbitais moleculares não dá detalhes sobre a hibridização de orbitais.

Principais áreas cobertas

1. O que é a Teoria de Valence Bond - Definição, Teoria, Exemplos 2. O que é Teoria Orbital Molecular - Definição, Teoria, Exemplos 3. Qual é a diferença entre a teoria da ligação de valência e a teoria orbital molecular - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: Orbitais Moleculares Anticolantes, Orbitais Moleculares Ligantes, Hibridização, Orbitais Híbridos, Teoria Orbital Molecular, Pi Bond, Sigma Bond, sp Orbital, sp² Orbital, sp³ Orbital, sp³d¹ Orbital, Teoria de Valence Bond

O que é a Teoria de Valence Bond

A teoria da ligação de valência é uma teoria básica usada para explicar a ligação química dos átomos em uma molécula. A teoria da ligação de valência explica o emparelhamento de elétrons por meio da sobreposição de orbitais. Os orbitais atômicos são encontrados principalmente como orbitais s, orbitais p e orbitais d. De acordo com a teoria da ligação de valência, a sobreposição de dois orbitais s ou a sobreposição cabeça a cabeça de orbitais p formará uma ligação sigma. A sobreposição de dois orbitais p paralelos formará uma ligação pi. Portanto, uma ligação simples conterá apenas uma ligação sigma, enquanto uma ligação dupla conterá uma ligação sigma e uma ligação pi. Uma ligação tripla pode conter uma ligação sigma junto com duas ligações pi.

Moléculas simples como H₂ formam uma ligação sigma apenas pela sobreposição dos orbitais, uma vez que os átomos de hidrogênio (H) são compostos apenas pelos orbitais s. Mas para átomos compostos de orbitais s e p com elétrons desemparelhados, a teoria das ligações de valência tem um conceito conhecido como “hibridização”.

A hibridização de orbitais resulta em orbitais híbridos. Esses orbitais híbridos são dispostos de forma que a repulsão entre esses orbitais seja minimizada. A seguir estão alguns orbitais híbridos.

sp Orbital

Este orbital híbrido é formado quando um orbital s é hibridizado com um orbital p. Portanto, o orbital sp tem 50% das características orbitais s e 50% das características orbitais p. Um átomo composto de orbitais híbridos sp possui dois orbitais p não hibridizados. Portanto, esses dois orbitais p podem ser sobrepostos de maneira paralela, formando duas ligações pi. O arranjo final dos orbitais hibridizados é linear.

sp² Orbital

Este orbital híbrido é formado a partir da hibridização de um orbital s com dois orbitais p. Portanto, este sp² orbital híbrido compreende cerca de 33% das propriedades orbitais s e cerca de 67% das propriedades orbitais p. Os átomos que sofrem esse tipo de hibridização são compostos por um orbital p não hibridizado. O arranjo final do orbital híbrido é trigonal planar.

sp³ Orbital

Este orbital híbrido é formado a partir da hibridização de um orbital s com três orbitais p. Portanto, este sp³ orbital híbrido compreende cerca de 25% das propriedades orbitais s e cerca de 75% das propriedades orbitais p. Os átomos que sofrem esse tipo de hibridização não têm orbital p não hibridizado. O arranjo final dos orbitais híbridos é tetraédrico.

sp³d¹ Orbital

Esta hibridização envolve um orbital s, três orbitais p e um orbital d.

Esses orbitais híbridos determinarão a geometria final ou a forma da molécula.

Figura 1: Geometria de CH4 é tetraédrica

A imagem acima mostra a geometria do CH₄ molécula. É tetraédrico. Os orbitais de cor cinza são sp³ orbitais hibridizados de átomo de carbono, enquanto os orbitais de cor azul são orbitais s de átomos de hidrogênio que foram sobrepostos a orbitais híbridos de átomo de carbono, formando ligações covalentes.

O que é Teoria Orbital Molecular

A teoria dos orbitais moleculares explica a ligação química de uma molécula usando orbitais moleculares hipotéticos. Ele também descreve como um orbital molecular é formado quando os orbitais atômicos são sobrepostos (misturados). De acordo com essa teoria, um orbital molecular pode conter no máximo dois elétrons. Esses elétrons têm spin oposto para minimizar a repulsão entre eles. Esses elétrons são chamados de par de elétrons de ligação. Conforme explicado nesta teoria, os orbitais moleculares podem ser de dois tipos: orbitais moleculares de ligação e orbitais moleculares de anti-ligação.

Orbitais Moleculares de Ligação

Os orbitais moleculares de ligação têm uma energia menor do que os orbitais atômicos (orbitais atômicos que participaram da formação deste orbital molecular). Portanto, os orbitais de ligação são estáveis. Orbitais moleculares de ligação recebem o símbolo σ.

Orbitais moleculares anti-ligação

Os orbitais moleculares anti-ligação têm uma energia mais alta do que os orbitais atômicos. Portanto, esses orbitais anti-ligação são instáveis ​​em comparação aos orbitais de ligação e atômicos. Os orbitais moleculares anti-ligação recebem o símbolo σ *.

Os orbitais moleculares de ligação causam a formação de uma ligação química. Essa ligação química pode ser uma ligação sigma ou uma ligação pi. Orbitais anti-ligação não estão envolvidos na formação de uma ligação química. Eles residem fora do vínculo. Uma ligação sigma é formada quando ocorre uma sobreposição frente a frente. Uma ligação pi é formada na sobreposição lateral dos orbitais.

Figura 2: Diagrama orbital molecular para a ligação na molécula de oxigênio

No diagrama acima, os orbitais atômicos dos dois átomos de oxigênio são mostrados no lado esquerdo e no lado direito. No meio, os orbitais moleculares de O₂ molécula são mostradas como orbitais de ligação e anti-ligação.

Diferença entre a teoria da ligação de valência e a teoria orbital molecular

Definição

Teoria Valence Bond: A teoria da ligação de valência é uma teoria básica usada para explicar a ligação química dos átomos em uma molécula.

Teoria orbital molecular: A teoria orbital molecular explica a ligação química de uma molécula usando orbitais moleculares hipotéticos.

Orbitais Moleculares

Teoria Valence Bond: A teoria da ligação de valência não fornece detalhes sobre os orbitais moleculares. Isso explica a ligação dos orbitais atômicos.

Teoria orbital molecular: A teoria dos orbitais moleculares é desenvolvida com base nos orbitais moleculares.

Tipos de orbitais

Teoria Valence Bond: A teoria da ligação de valência descreve orbitais híbridos.

Teoria orbital molecular: A teoria orbital molecular descreve orbitais moleculares de ligação e orbitais moleculares anti-ligação.

Hibridização

Teoria Valence Bond: A teoria das ligações de valência explica a hibridização de orbitais moleculares.

Teoria orbital molecular: A teoria orbital molecular não explica sobre a hibridização de orbitais.

Conclusão

A teoria das ligações de valência e a teoria dos orbitais moleculares são usadas para explicar a ligação química entre os átomos nas moléculas. No entanto, a teoria da ligação de valência não pode ser usada para explicar a ligação em moléculas complexas. É muito adequado para moléculas diatômicas. Mas a teoria orbital molecular pode ser usada para explicar a ligação em qualquer molécula. Portanto, tem muitas aplicações avançadas do que a teoria da ligação de valência. Esta é a diferença entre a teoria das ligações de valência e a teoria dos orbitais moleculares.

Referências:

1. “Teoria orbital molecular pictórica”. Chemistry LibreTexts. Bibliografia, 21 de julho de 2016. Web. Disponivel aqui. 09 de agosto de 2017. 2. “Valence Bond Theory and Hybrid Atomic Orbitals.” Teoria de Valence Bond e Orbitais Atômicos Híbridos. N.p., n.d. Rede. Disponivel aqui. 09 de agosto de 2017.

Cortesia de imagem:

1. “Hibridização Ch4” Por K. Aainsqatsi na Wikipedia em inglês (Texto original: K. Aainsqatsi) - Trabalho do próprio (Texto original: feito por ele mesmo) (Domínio público) via Commons Wikimedia2. “Diagrama de orbitais da molécula de oxigênio” Por Anthony.Sebastian - (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia