ハイブリッド軌道と縮退軌道の決定的な違いは、ハイブリッド軌道は2つ以上の軌道が混ざり合ってできた新しい軌道であるのに対し、縮退軌道はもともと原子に存在する軌道であることです。

ハイブリッド軌道とは、その名の通り、2つ以上の軌道が混在している軌道のことです。簡略化された軌道の名前は同じに見えるが、これらは新しく形成された軌道ではなく、すでに原子の中に存在しているものである。さらに、分子内のすべてのハイブリッド軌道は、原子の単純軌道と同じエネルギーを持っている。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. ハイブリッド軌道とは 3. シンプル軌道とは 4. 並置比較 - ハイブリッド軌道とシンプル軌道の表形式 5.

ハイブリッド軌道は何ですか？

混成軌道とは、2つ以上の原子軌道が組み合わさって形成される軌道のことです。この組み合わせのプロセスをハイブリダイゼーションと呼んでいます。これらの軌道が形成される前は、原子軌道は異なるエネルギーを持っているかもしれないが、形成後はすべての軌道が同じエネルギーを持つようになる。例えば、s原子軌道とp原子軌道を組み合わせて、2つのsp軌道を形成することができる。s原子軌道とp原子軌道は異なるエネルギーを持つ（sのエネルギー、lt；pのエネルギー）。しかし、混成によって同じエネルギーを持つ2つのsp軌道が形成される。このエネルギーは、単一のs原子軌道とp原子軌道のエネルギーの間にある。さらに、このsp混成軌道は、s軌道とp軌道の同一性が50%である。

図01：Spハイブリダイゼーション

混成という概念が最初に議論されたのは、科学者が価電子結合の理論ではCH4のような特定の分子の構造を正しく予測できないことを発見したためである。炭素原子は電子配置上、不対電子を2個しか持っていないが、4個の共有結合を形成することができる。4つの結合を形成するためには、4つの不対電子が必要である。この現象を説明するには、炭素原子のs軌道とp軌道が融合して、同じエネルギーを持つハイブリッド軌道と呼ばれる新しい軌道を形成していると考えるしかない。ここで、s+3pは4つのsp3軌道を与える。したがって、フントの法則に従って、電子はこれらの混成軌道を均等に（混成軌道あたり1個の電子）埋める。そして、4個の電子が4個の水素原子と4個の共有結合を形成している。

縮退した軌道は何ですか？

否定軌道とは、同じエネルギーを持つ原子軌道のことである。例えば、p軌道のサブシェル層には、空間的な配置によって互いに異なる3つの原子軌道が存在する。この3つのp軌道は同じエネルギーを持っていますが、配置が異なるため、単純軌道と呼んでいます。

図02: 3つのp軌道の空間配置

しかし、印加磁場がある場合、単純な合体を排除することができる。これは、単純軌道が外部磁場の存在下で異なるエネルギーを受け取り、単純軌道でなくなるためである。さらに、dサブシェル層にある5つのd軌道も、同じエネルギーを持つため、単純化された軌道であることがわかる。

ハイブリッドと縮退した軌道の違い

ハイブリッド軌道と凝縮軌道の大きな違いは、ハイブリッド軌道は2つ以上の軌道を混合してできた新しい軌道であるのに対し、凝縮軌道はもともと原子に存在していた軌道であることです。また、ハイブリッド軌道は分子軌道であり、簡略化した軌道は原子軌道である。また、ハイブリッド軌道は同じエネルギーを持つ分子軌道、シンプル軌道は同じエネルギーを持つ原子軌道のことである。例えば、sp、sp2、sp3軌道はハイブリッド軌道であり、pサブシェル層には3つのp軌道が存在する。

概要 - ハイブリッド vs. 縮退した軌道

ハイブリッド軌道は分子軌道、簡略軌道は原子軌道である。ハイブリッド軌道と凝縮軌道の重要な違いは、ハイブリッド軌道が2つ以上の軌道の混合物であるのに対し、凝縮軌道は単一の原子に最初に存在することです。

引用

1Hermannstein, Anne-Marie. "Hybrid track definition", ThoughtCo, 22 June 2018, available here.