ההבדל העיקרי בין הכלאה לחפיפה הוא שהכלאה מתייחסת ליצירת אורביטלים היברידיים חדשים באמצעות חפיפה של אורביטלים אטומיים, בעוד שחפיפה מתייחסת לערבוב של אורביטלים אטומיים.
אורביטלים הם מבנים היפותטיים שניתן למלא באלקטרונים. על פי תגליות שונות, מדענים הציעו צורות שונות עבור אורביטלים אלה. ישנם שלושה סוגים עיקריים של אורביטלים: אורביטלים אטומיים, אורביטלים מולקולריים ואורביטלים היברידיים. אורביטלים היברידיים נוצרים באמצעות תהליך הכלאה. הכלאה וחפיפה הם שני מושגים כימיים קשורים. חפיפה של אורביטלים אטומיים מתרחשת במהלך הכלאה.
מה זה הכלאה?
הכלאה הוא תהליך כימי שבו נוצרים אורביטלים היברידיים מהערבוב של אורביטלים אטומיים. תיאוריית הכלאה היא טכניקה בה אנו משתמשים כדי לתאר את מבנה המסלול של מולקולה. בעיקרון, הכלאה היא היווצרות של אורביטלים היברידיים על ידי ערבוב של שני אורביטלים אטומיים או יותר. הכיוון של האורביטלים הללו קובע את הגיאומטריה של המולקולה. זוהי הרחבה של תיאוריית קשר הערכיות.
לפני היווצרות האורביטלים האטומיים, יש להם אנרגיות שונות, אך לאחר היווצרות, לכל האורביטלים יש אותה אנרגיה. לדוגמה, מסלול s אטומי ומסלול אטומי p יכולים להתחבר ליצירת שני אורביטלים sp. לאורביטלים האטומיים s ו-p יש אנרגיות שונות (אנרגיה של s < אנרגיה של p). אבל, לאחר הכלאה, הוא יוצר שני אורביטלים sp בעלי אותה אנרגיה, ואנרגיה זו נמצאת בין האנרגיות של אנרגיות מסלול אטומיות בודדות ו-p. יתר על כן, למסלול היברידי sp זה יש 50% מאפייני מסלול s ו-50% מאפייני מסלול p.
איור 01: היווצרות של אורביטלים היברידיים
רעיון ההכלאה נכנס לראשונה לדיון כי מאז שתיאוריית קשר הערכיות לא הצליחה לחזות נכון את המבנה של כמה מולקולות כמו CH4 למרות שאטום הפחמן ב-CH ל-4 יש רק שני אלקטרונים לא מזווגים לפי תצורת האלקטרונים שלו, הוא יכול ליצור ארבעה קשרים קוולנטיים. כדי ליצור ארבעה קשרים, חייבים להיות ארבעה אלקטרונים לא מזווגים.
הדרך היחידה להסביר את התופעה הייתה לחשוב שאורביטלים s ו-p של אטום פחמן מתמזגים זה עם זה ויוצרים אורביטלים חדשים הנקראים אורביטלים היברידיים בעלי אותה אנרגיה. כאן, s אחד + שלוש p נותן 4 sp3 אורביטלים. לכן, האלקטרונים ממלאים את האורביטלים ההיברידיים הללו באופן שווה (אלקטרון אחד לכל אורביטל היברידי), תוך שהם מצייתים לכלל האנד.לפיכך, ישנם ארבעה אלקטרונים ליצירת ארבעה קשרים קוולנטיים עם ארבעה אטומי מימן.
מה זה חופפים?
חפיפה היא התהליך הכימי שבו אורביטלים אטומיים חופפים זה לזה. במילים אחרות, ריכוז האורביטלים במרחב שבין אטומים שונים הוא שמוביל ליצירת קשרים כימיים. לינוס פאולינג פיתח לראשונה את התיאוריה על חפיפה מסלולית זו. הוא הסביר את זוויות הקשר המולקולרי במולקולות שונות, והמושג הזה היה הבסיס לתיאוריית ההכלאה.
מה ההבדל בין הכלאה לחפיפה?
הכלאה וחפיפה הם שני מושגים כימיים קשורים. ההבדל העיקרי בין הכלאה לחפיפה הוא שהכלאה היא יצירת אורביטלים היברידיים חדשים באמצעות חפיפה של אורביטלים אטומיים, ואילו חפיפה היא ערבוב של אורביטלים אטומיים. יתר על כן, בתהליך הכלאה, אורביטלים של אותם אטומים חופפים ליצירת אורביטלים היברידיים בעוד בתהליך חפיפה, האורביטלים של אותו אטום חופפים ליצירת אורביטלים היברידיים ואורביטלים של אטומים שונים חופפים ליצירת קשרים כימיים.
האינפוגרפיה שלהלן מציגה עובדות נוספות על ההבדל בין הכלאה לחפיפה.
סיכום – הכלאה לעומת חפיפה
הכלאה וחפיפה הם שני מושגים כימיים קשורים. לסיכום, ההבדל העיקרי בין הכלאה לחפיפה הוא שהכלאה מתייחסת להיווצרות של אורביטלים היברידיים חדשים באמצעות חפיפה של אורביטלים אטומיים, בעוד שחפיפה פירושה ערבוב של אורביטלים אטומיים.
