はじめに
異なる原子間の結合を説明できる量子力学の理論の 1 つは、原子価結合理論と呼ばれます。この理論は、他の原子の不対電子が結合して空の軌道を満たすという Heitler と London によって提案されました。このように形成された結合は、シグマ結合とパイ結合として分類されました。理論によって形成される 2 つの結合は異なります。つまり、電子共有軌道が直接重なったときにシグマ結合が形成されます。一方、パイ結合の形成は、重なり合う両方の軌道が平行な場合です。原子価結合理論について詳細に議論して説明しましょう！
原子価結合理論の歴史
ルイス理論と原子価殻電子対反発理論が特定の分子の化学結合を説明できなかったとき、科学者はそれに関連する答えを見つけるために研究しました。 VSEPR 理論は単純な分子の形状に光を当てましたが、複雑な化合物の形状を説明することはできませんでした。両方の理論の適用が限られているため、複雑な化合物の特定の形状には説明がありませんでした。この問題に光を当てるために、ハイトラーとロンドンは原子価結合理論を提唱しました。彼らはシュレディンガー波動方程式を利用して、複雑な分子の幾何学を説明しました。
原子価結合理論
分子の電子構造は、理論によって注意深く説明されました。理論によると、電子は分子内の原子軌道に満たされていました。 VBT 理論によって注目された主な分野は次のとおりです。
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さまざまな要素の電子構成
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原子軌道とそれらが重なっている
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原子軌道の混成。
原子軌道が重なると、化学結合が形成されます。分子の電子構造は、原子価結合理論によって説明される 2 番目のものです。さらに、ある原子の電子が別の原子の原子核に引き寄せられる方法を強調しました。
原子価結合理論の仮定
ここに原子価結合理論の重要な仮定があります。チェックアウト！
<オール>2 つの半分満たされた原子価軌道が重なり合うと、化学結合が生じます。原子同士が重なった結果、結合原子間の電子密度が高くなります。これにより、形成される分子の安定性が向上します。
原子の最後の殻に存在する不対電子は、化学結合の形成に関与します。ただし、対になった電子は結合形成には関与しません。
原子価結合理論に従って形成された結合は、方向性があり、重なり合う原子軌道に平行です。
VBT 理論の 2 つの結合 - パイ結合とシグマ結合は互いに異なります。すなわち、横方向に重なり合う（平行に重なり合う）場合にパイ結合が形成される。対照的に、シグマ結合は、原子核を含む軸に沿って原子が重なっている場合に形成されます (頭と頭の重なり)。
原子価結合理論の応用
原子価結合理論は、さまざまな分子で起こる化学結合を説明する方法です。原子価結合理論の下で形成される最良の例の 1 つは、フッ素分子 F2 です。フッ素分子 F2 の形成中に、Pz 軌道が重なり合い、単結合が形成されます。同様に、水素分子は、2 つの水素原子が重なったときに形成されます。 2 つの結合構造は似ていますが、両方の分子の結合強度は異なります。対照的に、オーバーラップの 3 番目の例は HF です。このタイプの結合では、1s 水素軌道と 2pz フッ素軌道の不対電子が重なります。原子価結合理論の応用例をいくつか紹介します。
<オール>異なる分子の重なりの程度は、原子価結合理論によって説明されます。
H2 分子と F2 分子の結合長と結合強度の違いは、原子価結合理論によって説明されます。
HF 分子の化学結合は、提案された理論によって完全に説明されます。
原子価結合理論の限界
原子価結合理論はさまざまな複雑な化合物の説明に成功しましたが、特定の側面を説明できませんでした。原子価結合理論の制限のいくつかを次に示します。
<オール>炭素の 4 価は原子価結合理論では説明されませんでした。
電子のエネルギーは、VBT 理論が光を当てなかったもう 1 つの側面でした。
電子が異なる場所に局在しているという原子価結合理論に関する主な事実の 1 つは、単なる仮定にすぎません。
さまざまな配位化合物の動力学的または熱力学的安定性は、理論によって解釈されませんでした。
強い配位子と弱い配位子を区別できませんでした。
配位化合物によって示される色は、理論の下では説明されませんでした。
原子価結合理論における異なる混成軌道
原子価結合理論に従って形成できる 3 つの主要な混成軌道があります。 3 つの混成軌道について以下に説明します:-
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1 つの s 原子軌道と 1 つの p 原子軌道の混成が重なっている場合、それは sp 混成軌道として知られています。
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1 つの s 軌道と 2 つの p 軌道が混成すると、sp2 混成軌道が形成されます。
sp3 混成軌道は、1 つの s 軌道と 3 つの p 軌道が混成したときに形成されます。このような構造の形状は四面体です。
これらの 3 つの主要な混成軌道以外にも、異なる原子軌道の混合によって形成される混成軌道があります。最初は配位数 4 の dsp2 です。このタイプのハイブリダイゼーションでは、1 つの d、1 つの s、および 2 つの p 軌道が重なります。 1 つの s、3 つの p、および 1 つの d 軌道が混成している sp3d についても同じことが言えます。 2 つのハイブリダイゼーションの違いは、配位数と構造です。 dsp2 は正方平面ですが、sp3d は三角両錐です。原子価結合理論に従って形成される 2 つの八面体形状は、sp3d2 と d2sp3 です。
結論
間違いなく、原子価結合理論は多くの未解決の概念を説明するのに効果的でした.しかし、カラー展示については説明がありませんでした。 CFTとVBTの理論は原子軌道を説明しましたが、2つには大きな違いがありました。 Crystal Field Theory としても知られる CFT は、軌道分裂について説明しました。一方、原子価結合理論としても知られるVBTは、軌道混合について説明しました。
