Ìlànà Ìdè Valence: Ìwádìí Jìn-ín-rín
Ìlànà Ìdè Valence (VBT) dúró fún ọ̀kan lára àwọn ìmọ̀ ìpìlẹ̀ nínú ẹ̀ka kẹ́mísírì kuantum àti ìsopọ̀ kẹ́mísírì. Ní ìbẹ̀rẹ̀ ọ̀rúndún ogún, tí Linus Pauling àti John C. Slater kọ́kọ́ ṣe, Ìlànà Ìdè Valence pèsè ìlànà pàtàkì fún òye bí àwọn átọ̀mù ṣe ń para pọ̀ láti ṣe àwọn molecule nípasẹ̀ ìdàpọ̀ àwọn orbital atomiki. Àpilẹ̀kọ yìí ń ṣe àyẹ̀wò pípéye nípa Ìlànà Ìdè Valence, ó ń ṣàyẹ̀wò ìtàn rẹ̀, àwọn ìlànà pàtàkì, àwọn èrò pàtàkì, àti àwọn ìtumọ̀ rẹ̀ nínú kẹ́mísírì òde òní.
Idagbasoke itan
A le tọpasẹ ipilẹṣẹ Valence Bond Theory pada si aaye idagbasoke ti awọn ẹrọ imọ-ẹrọ kuantum ni ibẹrẹ awọn ọdun 1900. Ṣaaju akoko imọ-ẹrọ kuantum, a ṣe alaye isopọ kemikali ni akọkọ nipa lilo awọn imọran kilasika ti ko to lati ṣalaye awọn iṣẹlẹ ti a ṣe akiyesi ni iwọn atomiki. Wiwa ti awọn ẹrọ imọ-ẹrọ kuantum pese awọn irinṣẹ pataki lati wa sinu iwa ibaraenisepo atomiki jinna.
Ní ìparí ọdún 1920, Walter Heitler àti Fritz London ṣe àgbékalẹ̀ tuntun tó fi ìpìlẹ̀ lélẹ̀ fún VBT. Wọ́n lo àwọn ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́ kuantum sí molecule hydrogen, èyí tó fi hàn pé a lè lóye ìsopọ̀ náà gẹ́gẹ́ bí ìṣiṣẹ́ ìgbì tí ó jọra. Lẹ́yìn èyí, Linus Pauling àti John C. Slater tún ṣe àtúnṣe sí ẹ̀kọ́ náà, wọ́n sì fi èrò ìdàpọ̀ àwọn ìyípo atomiki kún un láti ṣàlàyé ìrísí àwọn molecule tí ó díjú sí i.
Awọn Ilana Pataki
Ìlànà Ìdè Valence jẹ́ ti a gbé kalẹ̀ lórí ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìlànà pàtàkì:
1. Ìdàpọ̀ Iṣẹ́ Ìgbì:
Ní ọkàn VBT ni èrò náà pé ìsopọ̀ kẹ́míkà kan máa ń wáyé nígbà tí àwọn ìyípo átọ́mù bá jọra, èyí tí ó máa ń jẹ́ kí àwọn elektron pín láàárín àwọn átọ́mù. Ìsopọ̀ yìí máa ń yọrí sí ìṣẹ̀dá ìsopọ̀ sígma (σ), èyí tí a fi ìsopọ̀ orí-lórí ṣe àfihàn rẹ̀, tàbí ìsopọ̀ pi (π), tí ó máa ń jáde láti inú ìsopọ̀ ẹ̀gbẹ́-lórí àwọn p-orbitals tí kò ní ìdàpọ̀.
2. Ìdàpọ̀:
Ìdàpọ̀pọ̀ ṣe pàtàkì fún ṣíṣàlàyé àwọn ìrísí àti àwọn igun ìsopọ̀ nínú àwọn molecule. Ó ní nínú ìdàpọ̀ àwọn ìdàpọ̀pọ̀ atomiki nínú átọ̀mù láti ṣẹ̀dá àwọn ìdàpọ̀pọ̀ tuntun tí ó tọ́ka sí àwọn ìtọ́sọ́nà pàtó, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń jẹ́ kí ìdàpọ̀pọ̀ tó dára jùlọ pẹ̀lú àwọn ìdàpọ̀pọ̀ láti àwọn átọ̀mù mìíràn wáyé. Fún àpẹẹrẹ, átọ̀mù carbon nínú methane (CH4) ń gba ìdàpọ̀pọ̀ sp³, èyí tí ó ń yọrí sí àwọn ìdàpọ̀pọ̀ sp³ hybrid mẹ́rin tí ó dọ́gba tí a ṣètò ní tetrahedral.
3. Ìróhùn:
A kò le ṣàlàyé àwọn molecule kan dáadáa nípa ìṣètò Lewis kan ṣoṣo. Àwọn molecule wọ̀nyí ń fi resonance hàn, níbi tí ìṣètò gidi jẹ́ àdàpọ̀ àwọn ìṣètò púpọ̀. Àpẹẹrẹ àtẹ̀yìnwá ni benzene (C6H6), èyí tí a lè fi àwọn ìdè méjì àti ìdè kan ṣe àfihàn rẹ̀, ṣùgbọ́n ìṣètò tòótọ́ rẹ̀ jẹ́ àdàpọ̀ ìṣètò wọ̀nyí.
4. Ìsopọ̀mọ́ra ìyípo:
Nínú VBT, àwọn elekitironi nínú àwọn orbital ìsopọ̀ ni a so pọ̀ mọ́ àwọn spins òdìkejì, ohun tí a nílò láti inú ìlànà ìyọkúrò Pauli tí ó sọ pé kò sí elekitironi méjì nínú átọ̀mù kan tí ó lè ní àwọn nọ́mbà quantum kan náà. Ìsopọ̀ spin nínú àwọn orbital tí ó jọra ń yọrí sí ìdúróṣinṣin ti molecule náà.
Awọn Agbekale Koko
Àwọn ohun èlò ìsopọ̀ àti ìdènà ìdènà:
Nígbà tí àwọn ìràwọ̀ atomiki méjì bá jọra, wọ́n máa ń ṣẹ̀dá ìràwọ̀ amólúkì tí ó lè jẹ́ ìsopọ̀ tàbí ìsopọ̀ amólúkì. Àwọn ìràwọ̀ amólúkì tí ó ń sopọ̀ máa ń yọrí sí ìdènà tó ń mú kí àwọn ìràwọ̀ atomiki yípadà, èyí tí ó ń yọrí sí ipò agbára tí ó lọ sílẹ̀ àti nípa bẹ́ẹ̀ ìsopọ̀ tí ó dúró ṣinṣin. Ní ọ̀nà mìíràn, àwọn ìràwọ̀ amólúkì tí ń sopọ̀ amólúkì máa ń dìde láti inú ìdènà apanirun, èyí tí ó ń yọrí sí ipò agbára gíga tí ó lè ba ìsopọ̀ náà jẹ́.
Ìsopọ̀ Àgbègbè:
VBT gbà pé àwọn elekitironi wà láàárín àwọn nucleus ti àwọn átọ̀mù tí a so pọ̀. Ìríran yìí yàtọ̀ sí ti Molecular Orbital Theory, èyí tí ó wo àwọn elekitironi bí ẹni tí a ti yọ kúrò ní gbogbo molecule.
Àwọn Irú Ìdàpọ̀:
Ìdàpọ̀ ara ṣe ipa pàtàkì nínú pípinnu àwòrán onímọ́lẹ́kì. Àwọn irú kan tí ó wọ́pọ̀ nìyí:
– sp Ìdàpọ̀: Ìrísí onílà pẹ̀lú igun ìsopọ̀ ti 180°, tí a rí nínú àwọn molecule bíi acetylene (C2H2).
– sp² Ìdàpọ̀: Ìrísí onígun mẹ́ta pẹ̀lú àwọn igun ìdè 120°, tí a rí nínú ethylene (C2H4).
– sp³ Ìdàpọ̀: Ìrísí onípele-ẹ̀rọ pẹ̀lú àwọn igun ìdè 109.5°, tí a rí nínú methane (CH4).
– sp³d àti sp³d² Ìdàpọ̀: Àwọn wọ̀nyí ní nínú ìfikún àwọn d-orbitals, a sì rí wọn nínú àwọn molecule pẹ̀lú àwọn octet tí a ti fẹ̀ sí i, bíi phosphorus pentachloride (PCl5) àti sulfur hexafluoride (SF6).
Awọn ohun elo ati awọn ilolu
Ìlànà Valence Bond ní àwọn ìlò tó gbòòrò nínú sísọtẹ́lẹ̀ àti ṣíṣàlàyé àwọn ìṣètò molecular àti àwọn àpẹẹrẹ reactivity. Fún àpẹẹrẹ, lílóye ipò ìdàpọ̀ erogba nínú àwọn reactions organic gba àwọn onímọ̀ nípa kemistri láàyè láti sọ àsọtẹ́lẹ̀ ìṣètò àti reactivity ti àwọn molecules organic. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, a lè lo VBT láti lóye àwọn ìṣètò ìyípadà, àwọn intermediates nínú àwọn reactions kemikali, àti ìbáṣepọ̀ àwọn molecules pẹ̀lú àwọn catalysts.
Ìlànà yìí tún ti ṣe pàtàkì nínú ṣíṣàlàyé àwọn ànímọ́ magnetic ti àwọn molecule. Nípa ṣíṣàyẹ̀wò ìsopọ̀ electrons, VBT lè sọ àsọtẹ́lẹ̀ bóyá molecule kan yóò fi paramagnetism hàn (unpaired electrons) tàbí diamagnetism (gbogbo paired electrons).
Jù bẹ́ẹ̀ lọ, VBT ti ní ipa lórí ìdàgbàsókè kẹ́mísírì oníṣirò. Àwọn ìmọ̀ tí a rí láti inú VBT ni a fi kún oríṣiríṣi àwọn àpẹẹrẹ ìṣirò àti sọ́fítíwè tí a lò fún ṣíṣe àwọn mókúlùkù àti àwọn ohun èlò tuntun.
idiwọn
Láìka bí VBT ṣe ń lò ó sí, ó ní àwọn ààlà. Ó ń ṣòro láti ṣàlàyé àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ tó ní í ṣe pẹ̀lú àwọn elekitironi tí a ti yọ kúrò ní agbègbè, bí irú àwọn tí a rí nínú àwọn ètò ìṣọ̀kan bíi àwọn èròjà olóòórùn dídùn. Ní àfikún, VBT nílò àtúnṣe àti ìfàsẹ́yìn, pàápàá jùlọ nínú àwọn èròjà tó ní í ṣe pẹ̀lú àwọn irin ìyípadà, níbi tí ìkópa d-orbital ti ń dí àwọn àpẹẹrẹ ìdàpọ̀ títọ́ lọ́wọ́.
ipari
Ìlànà Ìdè Valence ṣì jẹ́ ìpìlẹ̀ ẹ̀kọ́ ìdè kẹ́míkà, ó ń pèsè ìlànà tó lágbára fún òye ìwà àwọn ìdè kẹ́míkà nípasẹ̀ ìdàpọ̀ ìyípo, ìdàpọ̀, àti ìdàpọ̀ elekitironi. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ó ní àwọn ààlà rẹ̀, VBT ṣì jẹ́ irinṣẹ́ tó wúlò fún àwọn onímọ̀ nípa kẹ́míkà, ó ń fúnni ní òye nípa ìṣètò molecule, ìṣiṣẹ́, àti àwọn ohun ìní. Àwọn ìlànà rẹ̀ ló wà ní ìpìlẹ̀ jùlọ nínú kẹ́míkà òde òní, ó ń tẹnu mọ́ ogún tó wà pẹ́ títí ti iṣẹ́ aṣáájú ti Heitler, London, Pauling, àti Slater. Bí àwọn ọ̀nà ìṣirò ṣe ń yípadà, ìṣọ̀kan VBT pẹ̀lú àwọn àpẹẹrẹ ẹ̀rọ quantum mìíràn ṣe ìlérí láti túbọ̀ mú òye wa nípa ijó tó díjú ti àwọn átọ̀mù àti elekitironi tí ó para pọ̀ di ayé molecule pọ̀ sí i.
