Definicja teorii wiązania walencyjnego (VB)

Czym jest teoria wiązania walencyjnego w chemii?

Dwa orbitale p tworzące wiązanie pi.

Vladsinger / Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 3.0 Licencja nieprzeportowana

Teoria wiązań walencyjnych (VB) to teoria wiązań chemicznych, która wyjaśnia związek chemiczny wiązanie pomiedzy dwa atomy . Podobnie jak teoria orbitali molekularnych (MO), wyjaśnia wiązanie za pomocą zasad mechaniki kwantowej. Zgodnie z teorią wiązań walencyjnych, wiązanie jest spowodowane nakładaniem się w połowie wypełnionego atomu orbitale . Dwa atomy dzielą się niesparowanymi elektronami, aby utworzyć wypełniony orbital, aby utworzyć a hybrydowy orbitalny i łączą się ze sobą. Sigma oraz wiązania pi są częścią teorii wiązań walencyjnych.

Kluczowe wnioski: teoria Valence Bond (VB)

• Teoria wiązań walencyjnych lub teoria VB to teoria oparta na mechanice kwantowej, która wyjaśnia, jak działa wiązanie chemiczne.
• W teorii wiązań walencyjnych orbitale atomowe poszczególnych atomów są łączone w celu utworzenia wiązań chemicznych.
• Inną ważną teorią wiązań chemicznych jest teoria orbitali molekularnych lub teoria MO.
• Teoria wiązań walencyjnych służy do wyjaśnienia, w jaki sposób tworzą się kowalencyjne wiązania chemiczne między kilkoma cząsteczkami.

Teoria

Teoria wiązań walencyjnych przewiduje tworzenie wiązań kowalencyjnych między atomami, gdy mają one do połowy wypełnione orbitale atomów walencyjnych, z których każdy zawiera pojedynczy niesparowany elektron. Te orbitale atomowe nakładają się na siebie, więc elektrony mają największe prawdopodobieństwo znalezienia się w obszarze wiązania. Oba atomy dzielą następnie pojedyncze niesparowane elektrony, tworząc słabo sprzężone orbitale.

Te dwa orbitale atomowe nie muszą być takie same. Na przykład wiązania sigma i pi mogą zachodzić na siebie. Wiązania Sigma tworzą się, gdy dwa współdzielone elektrony mają orbitale, które nakładają się na siebie. W przeciwieństwie do tego, wiązania pi tworzą się, gdy orbitale zachodzą na siebie, ale są do siebie równoległe.

Ten schemat przedstawia wiązanie sigma między dwoma atomami. Czerwony obszar reprezentuje zlokalizowaną gęstość elektronową. ZooFari / Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 3.0 Nieprzeniesiona licencja

Wiązania sigma tworzą się między elektronami dwóch orbitali s, ponieważ orbita ma kształt kulisty. Obligacje pojedyncze zawierają jedno wiązanie sigma. Wiązania podwójne zawierają wiązanie sigma i wiązanie pi. Wiązania potrójne zawierają wiązanie sigma i dwa wiązania pi. Gdy między atomami tworzą się wiązania chemiczne, orbitale atomowe mogą być hybrydami wiązań sigma i pi.

Teoria pomaga wyjaśnić tworzenie więzi w przypadkach, gdy a Struktura Lewisa nie potrafię opisać prawdziwego zachowania. W tym przypadku do opisania pojedynczego zwężenia Lewisa można zastosować kilka struktur wiązań walencyjnych.

Historia

Teoria wiązań walencyjnych czerpie ze struktur Lewisa. GN Lewis zaproponował te struktury w 1916 roku, opierając się na idei, że dwa wspólne elektrony wiążące tworzą wiązania chemiczne. Mechanika kwantowa została zastosowana do opisania właściwości wiązania w teorii Heitler-London z 1927 r. Teoria ta opisuje tworzenie wiązań chemicznych między atomami wodoru w cząsteczce H2 przy użyciu równania falowego Schrödingera, aby połączyć funkcje falowe dwóch atomów wodoru. W 1928 Linus Pauling połączył ideę wiązania par Lewisa z teorią Heitler-London, aby zaproponować teorię wiązań walencyjnych. Teoria wiązań walencyjnych została opracowana w celu opisania rezonansu i hybrydyzacji orbitalnej. W 1931 Pauling opublikował artykuł na temat teorii wiązań walencyjnych zatytułowany „O naturze wiązania chemicznego”. Pierwsze programy komputerowe używane do opisu wiązań chemicznych wykorzystywały teorię orbitali molekularnych, ale od lat 80. XX wieku zasady teorii wiązań walencyjnych stały się programowalne. Dziś współczesne wersje tych teorii są ze sobą konkurencyjne pod względem dokładnego opisu rzeczywistego zachowania.

Zastosowania

Teoria obligacji walencyjnych często wyjaśnia, w jaki sposób wiązania kowalencyjne Formularz. The dwuatomowy cząsteczka fluoru, F_dwa, jest przykładem. Atomy fluoru tworzą ze sobą pojedyncze wiązania kowalencyjne. Wiązanie F-F wynika z nakładania się p_z orbitale, z których każdy zawiera pojedynczy niesparowany elektron. Podobna sytuacja występuje w wodorze, H_dwa, ale długości wiązania i wytrzymałość są różne dla H_dwai F_dwaCząsteczki. Wiązanie kowalencyjne tworzy się między wodorem i fluorem w kwasie fluorowodorowym, HF. To wiązanie tworzy się z nakładania się wodoru 1 s orbitalny i fluor 2 p_z orbitalne, z których każdy ma niesparowany elektron. W HF zarówno atomy wodoru, jak i fluoru dzielą te elektrony w wiązaniu kowalencyjnym.

Źródła

• Cooper, David L.; Gerratta, Józefa; Raimondi, Mario (1986). „Struktura elektronowa cząsteczki benzenu”. Natura . 323 (6090): 699. doi: 10.1038/323699a0
• Messmer, Richard P.; Schultz, Peter A. (1987). „Struktura elektronowa cząsteczki benzenu”. Natura . 329 (6139): 492. doi: 10.1038/329492a0
• Murrell, JN; Czajnik, SFA; Tedder, JM (1985). Wiązanie chemiczne (wyd. 2). John Wiley & Synowie. ISBN 0-471-90759-6
• Pauling, Linus (1987). 'Elektroniczna struktura cząsteczki benzenu.' Natura. 325 (6103): 396. doi: 10.1038/325396d0
• Shaik, Sason S.; Phillipe C. Hiberty (2008). Przewodnik chemika po teorii wiązań walencyjnych . New Jersey: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-470-03735-5.