純軌道と混成軌道の重要な違いは、純軌道が原始的な原子軌道であるのに対し、混成軌道は2つ以上の原子軌道が混在していることである。

単純な分子における化学結合の形成では、単純に原子軌道の重なりを考えればよい。しかし、複雑な分子における化学結合を議論するのであれば、軌道の混成とは何かを知っておく必要がある。軌道の混成とは、原子軌道を混合して新しい混成軌道を形成することを表す化学的概念である。これらの軌道は、共有結合の化学的な結合の形成に関与している。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 純粋軌道とは 3. ハイブリッド軌道とは 4. 横並び比較 - 純粋軌道とハイブリッド軌道の表形式 5. まとめ

純軌道は何ですか？

純粋な原子軌道は純粋な原子軌道を含む。ハイブリッド軌道のような混合軌道ではありません。電子は原子核の周りを絶えず移動しているので、軌道は原子核の中で最も可能性の高い位置を示している。これは固定された位置ではなく、ある時刻に電子が出現する領域である。

純粋な原子軌道には、球状やダンベル状などさまざまな形がある。量子力学の名称の一つをもとに、量子力学の名称が使われている。n（主量子数）、l（角運動量量子数）、m（磁気量子数）、s（スピン量子数）の4つの数で構成される。各軌道には最大2個の電子が占有される。原子軌道は角運動量量子数によって、s軌道（球状）、p軌道（ダンベル状）、d軌道（同一平面上に2つのダンベル）、f軌道（複雑な構造）の4種類が知られています。

ハイブリッド軌道は何ですか？

ハイブリッド軌道とは、原子軌道の混合軌道からなる分子軌道のこと。これらは仮想的な軌道である。同じ原子の原子軌道の間で混合が起こる。この混合は、他の原子と共有化学結合を形成するために行われる。この混合プロセスは「軌道の混成」と呼ばれ、混成された軌道が得られる。これらの軌道は、混成を受けた原子軌道にちなんで命名された。

図01：sp3混成

このように、混成軌道の主な形態は次の3つです。

1. spハイブリッド軌道 - s原子軌道とp原子軌道の混成により形成される。したがって、結果として得られるハイブリッド軌道は、50%のs特性と50%のp軌道特性を持つことになる。このハイブリッドオービタルは、直線的な空間配置になっています。
2. sp2ハイブリッド軌道 - 1つのs軌道と2つのp軌道の混成により形成される。したがって、得られるハイブリッド軌道は、s軌道の特性を33％、p軌道の特性を66％持っています。空間配置はトリゴナル・プレーナー。
3. sp3ハイブリッド軌道 - 1つのs軌道と3つのp軌道の混成により形成される。したがって、結果として得られるハイブリッド軌道は、25%のs特性と75%のp特性を持つことになる。このハイブリッド軌道の空間配置は四面体である。

じゅんすいとハイブリッド軌道の違い

純軌道は原子電子を含む原子軌道で、混成軌道は原子軌道が混ざった分子軌道である。これが純軌道とハイブリッド軌道の重要な違いである。また、ハイブリッド軌道は軌道の混成によって形成されるが、純粋な軌道は混成されない。さらに、ハイブリッド軌道の形成は、共有結合による複雑な化合物の形成に重要な役割を果たす。軌道の命名を考えるとき、純粋な軌道をs、p、d、f軌道、ハイブリッド軌道をsp、sp2、sp3などと命名する。

以下のインフォグラフィックは、ピュアトラックとミックストラックの違いを一覧にして、簡単に参照できるようにしたものです。

概要 - じゅんすい vs. ハイブリッド軌道

原子軌道とは、原子の中で電子が存在する領域のことである。今回は、純粋軌道とハイブリッド軌道の2種類を説明する。純軌道とハイブリッド軌道の重要な違いは、純軌道が本来の原子軌道であるのに対し、ハイブリッド軌道は2つ以上の原子軌道が混在していることです。

引用

1Lyrics.「Hybridized Orbit」Chemistry script, lyrics, July 21, 2016. available here.

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