Diferença entre orbitais híbridos e degenerados

o diferença chave entre orbitais híbridos e degenerados é que orbitais híbridos são novos orbitais que se formam a partir da mistura de dois ou mais orbitais, enquanto que orbitais degenerados existem originalmente em um átomo.

Como o próprio nome indica, um orbital híbrido é um híbrido de dois ou mais orbitais. Embora o nome orbital degenerado pareça o mesmo, eles não são orbitais recém-formados - eles já existem em um átomo. Além disso, todos os orbitais híbridos em uma molécula têm a mesma energia, enquanto os orbitais degenerados em um átomo têm a mesma energia.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que são orbitais híbridos
3. O que são orbitais degenerados
4. Comparação lado a lado - Orbitais híbridos versus degenerados em forma de tabela
5. Resumo

O que são orbitais híbridos?

Orbitais híbridos são orbitais formados pela combinação de dois ou mais orbitais atômicos. Chamamos essa combinação de hibridação do processo. Antes da formação desses orbitais, os orbitais atômicos podem ter energias diferentes, mas após a formação, todos os orbitais têm a mesma energia. Por exemplo, um orbital atômico s e um orbital atômico p podem combinar para formar dois orbitais sp. Os orbitais atômicos s e p têm energias diferentes (energia de s < energy of p). But, hybridization results in the formation of two sp orbitals having the same energy; this energy lies between the energies of individual s and p atomic orbital energies. Moreover, this sp hybrid orbital has 50% s orbital characteristics and 50% p orbital characteristics.

Figura 01: Hibridação Sp

A idéia de hibridização entrou em discussão porque os cientistas observaram que a teoria dos laços de valência falha em prever corretamente a estrutura de algumas moléculas como o CH₄. Embora o átomo de carbono tenha apenas dois elétrons não emparelhados de acordo com sua configuração eletrônica, ele pode formar quatro ligações covalentes. Para formar quatro ligações, deve haver quatro elétrons não emparelhados. A única maneira de explicar esse fenômeno era pensar que os orbitais ep e do átomo de carbono se fundem para formar novos orbitais chamados orbitais híbridos, que têm a mesma energia. Aqui, um s + três p dá 4 sp³ orbitais. Portanto, os elétrons enchem esses orbitais híbridos uniformemente (um elétron por orbital híbrido), obedecendo à regra de Hund. Então, existem quatro elétrons para a formação de quatro ligações covalentes com quatro átomos de hidrogênio.

O que são orbitais degenerados?

Orbitais denegridos são os orbitais atômicos que possuem a mesma energia. Por exemplo, no sub-invólucro orbital p, existem três orbitais atômicos que diferem um do outro de acordo com o arranjo espacial. Embora a energia desses três orbitais p seja a mesma, eles estão dispostos de maneira diferente; portanto, nós os chamamos de orbitais degenerados.

Figura 02: Disposição espacial de três orbitais p

No entanto, na presença de um campo magnético externo, podemos remover a degeneração. Isso ocorre porque os orbitais degenerados tendem a receber energias diferentes na presença desse campo magnético externo, e eles não são mais orbitais degenerados. Além disso, cinco orbitais d na subcamada d também são orbitais degenerados porque têm a mesma energia.

Qual é a diferença entre orbitais híbridos e degenerados?

A principal diferença entre os orbitais híbridos e os degenerados é que os orbitais híbridos são novos orbitais formados pela mistura de dois ou mais orbitais, enquanto os orbitais degenerados são orbitais que existem originalmente em um átomo. Além disso, os orbitais híbridos são orbitais moleculares, enquanto os orbitais degenerados são orbitais atômicos. Além disso, orbitais híbridos são orbitais moleculares com a mesma energia enquanto orbitais degenerados são orbitais atômicos com a mesma energia. Por exemplo, sp, sp² e sp³ orbitais são orbitais híbridos, enquanto três orbitais p na subcamada p.

Resumo - Orbitais híbridos vs orbitais degenerados

Orbitais híbridos são orbitais moleculares enquanto orbitais degenerados são orbitais atômicos. A principal diferença entre os orbitais híbridos e degenerados é que os orbitais híbridos se formam pela mistura de dois ou mais orbitais, enquanto os orbitais degenerados existem originalmente em um átomo.

Referência:

1. Helmenstine, Anne Marie. "Definição Orbital Híbrida". ThoughtCo, 22 de junho de 2018, disponível aqui.

Cortesia da imagem:

1. "Sp hybridization" Por Tem5psu - Trabalho próprio (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. “Px py pz orbitals” Pela Fundação CK-12 - Arquivo: High School Chemistry.pdf, página 268 (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia