Valentssidemete teooria: erinevus redaktsioonide vahel

 

==Ajalugu==

Pärast seda, kui [[Gilbert N. Lewis|Gilbert Newton Lewis]] oli 1916. aastal esitanud idee kovalentsest sidemest, tekkis teadusringkondades üldine huvi uurida, mis mehhanismi kaudu keemiline side tekib. Selle probleemi kallal töötasid koos

 

==Füüsikaline sisu==

 

====Sigma- ja pii-sidemete tekkimine====

Aatomorbitaalid saavad kattuda mitut moodi. Näitena võib vaadelda H₂O molekuli teket. [[Hapnik]]u [[elektronkonfiguratsioon]] [[valentselektronkiht|valentskihil]] on

2''s''² 2''p''_x² 2''p''_y¹ 2''p''_z¹

Terminit ''sigma-side'' kasutatakse keemias laialdaselt sidemete kohta, milles elektrontiheduse silindrikujuline jaotus on sarnane hapniku-vesiniku sidemele. Siiski pole see ainuvõimalik keemiline side, nagu tuleb välja, kui uurida [[lämmastik]]u molekuli N₂. Lämmastiku valentselektronkihi elektronkonfiguratsioon on

2''s''² 2''p''_x¹ 2''p''_y¹ 2''p''_z¹

Arutelu metaani teemal pole siiski lõppenud. Süsiniku 2''p''-orbitaalide osalusel peaksid moodustuma kolm σ-sidet üksteise suhtes 90° nurga all ja üks määramata suunaga side ''s''-orbitaali arvel. Kuivõrd ''p''-orbitaalid ulatuvad tuumast kaugemale ja moodustavad tugevama sideme, peaks kolm sidet olema püsivamad ja üks nõrgem. Kõik olemasolevad eksperimentaalsed andmed aga kinnitavad, et metaani neli sidet on võrdse tugevusega ja samaväärselt orienteeritud. Neljavalentse süsiniku sidemete ekvivalentsusega on kooskõlas kvantmehaaniline käsitlus, mis kasutab ''hübridiseerunud orbitaalide'' mõistet. Hübridisatsioon on aatomorbitaalide segunemine selle sama aatomi juures ja see toimub tekkivate sidemete suurema tugevuse tagamiseks. Kui süsiniku üks 2''s''- ja kolm 2''p''-orbitaali segunevad, tekib neli ''sp''³-hübriidset orbitaali. Iga hübriidorbitaal sisaldab paardumata elektroni, mis saab vesiniku 1''s''-elektroniga paarduda. Metaani struktuur koosneb siis neljast vesiniku 1''s''-orbitaalide ja süsiniku ''sp''³-orbitaalide kattumisel tekkinud σ-sidemest.

Erinevate orbitaalide segunemisel tekib erinevaid hübriidorbitaale. Süsiniku puhul on olulisemad kolm hübridiseerumise varianti, mida klassikalises keemias nimetatakse ''valentsolekuteks''. Süsiniku esimesele valentsolekule vastab hübridisatsiooniaste ''sp''³, teisele ''sp''² ja kolmandale ''sp''.

====Resonants====

Planaarne heksagonaalne [[benseen|beseeni molekul]] illustreerib hästi järgnevat VB-teooria osa. Kõik kuus süsinikku on ''sp''²-hübridisatsioonis. Süsiniku kaks ''sp''²-orbitaali on kasutuses σ-sideme moodustamiseks naaberaatomitega, üks sp²-orbitaal annab σ-sideme vesiniku aatomiga. Hübridiseerumata 2''p''-orbitaal võib anda π-sidemeid kõrvalaatomite 2''p''-orbitaalidega. Pii-side saab moodustuda kas parempoolse naaberaatomi või vasakpoolse naaberaatomi 2''p''-orbitaaliga. Igale erinevale paigutusele vastab üks VB-lainefunktsioon. Tegelik lainefunktsioon on nende paigutuste lainefunktsioonide summa (ehk superpositsioon). [[Resonants(keemia)|''Resonantsi efekt'']] seisneb selles, et kaksiksideme omadusi jagatakse ühtlaselt üle kogu struktuuri ja igal süsinik-süsinik-sidemel on üheaegselt üksik- ja kaksiksideme omadusi. Resonants alandab märgatavalt süsteemi energiat.<ref name="W2pFN" />

 

==Teooria tänapäeval==

Mitmed uurimisrühmad on arendanud n-ö tänapäevast valentssidemete teooriat. Põhiline muutus seisneb selles, et aatomorbitaalide kattumine asendub valentsorbitaalide kattumisega. Valentsorbitaalid võivad katta suuremat arvu aatomeid, terve molekuli või ainult ühe aatomi (nagu varasemas VB-teoorias). Sellise lähenemisega arvutatud energiad on juba võrreldavad [[Hartree-Focki lainefunktsioon]]i abil (ehk MO-teooria kaudu) saadud tulemustega.

 

==Viited==

{{viited|allikad=

<ref name="3sjT7">{{netiviide | URL = http://www.wiredchemist.com/chemistry/instructional/an-introduction-to-chemistry/compounds/valence-bond-and-molecular-orbital-models| Pealkiri = Valence bond and molecular orbital models| Väljaanne = Wired Chemist| Kasutatud = 18.10.2013| Keel = inglise}}</ref>

<ref name="eCASO">{{netiviide | URL = http://osulibrary.oregonstate.edu/specialcollections/coll/pauling/bond/people/heitler.html| Pealkiri = Walter Heitler| Väljaanne = | Kasutatud = 18.10.2013| Keel = inglise}}</ref>

<ref name="UWhUy">{{cite book | last = Shaik | first = Sason S. | authorlink = | coauthors = Phillipe C. Hiberty | title = A Chemist's Guide to Valence Bond Theory | publisher = Wiley-Interscience | year = 2008 | location = New Jersey | pages = | url = | doi = | id = | isbn = 978-0-470-03735-5}}</ref>

<ref name="Fgl6W">{{cite book| last = Talvik | first = Agu-Tõnis | authorlink = | coauthors = | title = Orgaaniline keemia | publisher = Tartu Ülikooli Kirjastus | year = 1996 | location = | pages = | url = | doi = | id = | isbn = 9985-56-1821}}</ref>

<ref name="W2pFN">{{cite book | last = Atkins | first = Peter | authorlink = | coauthors = Loretta Jones | title = Keemia alused | publisher = Taru Ülikooli Kirjastus | year = 2012 | location = Tartu | pages = | url = | doi = | id = | isbn = 9789949321421}}</ref>