Molekulinės geometrijos apibrėžimas chemijoje

ANIMATED HEALTHCARE LTD / MOKSLO NUOTRAUKŲ biblioteka / Getty Images

chemijoje, molekulinė geometrija apibūdina trimatę a formą molekulė ir santykinė padėtis atomų branduoliai molekulės. Molekulės molekulinės geometrijos supratimas yra svarbus, nes erdvinis ryšys tarp atomo lemia jo reaktyvumą, spalvą, biologinį aktyvumą, medžiagos būseną, poliškumą ir kitas savybes.

Pagrindiniai dalykai: molekulinė geometrija

• Molekulinė geometrija yra trimatis atomų ir cheminių jungčių išdėstymas molekulėje.
• Molekulės forma turi įtakos jos cheminėms ir fizinėms savybėms, įskaitant spalvą, reaktyvumą ir biologinį aktyvumą.
• Ryšio kampai tarp gretimų ryšių gali būti naudojami bendrai molekulės formai apibūdinti.

Molekulių formos

Molekulinė geometrija gali būti apibūdinta pagal ryšio kampus, susidariusius tarp dviejų gretimų ryšių. Įprastos paprastų molekulių formos:

Linijinis : tiesinės molekulės turi tiesios linijos formą. Ryšio kampai molekulėje yra 180°. Anglies dioksidas (CO_du) ir azoto oksidas (NO) yra tiesiniai.

Kampinis : Kampinės, sulenktos arba V formos molekulės turi mažesnius nei 180° ryšio kampus. Puikus pavyzdys yra vanduo (H_duO).

Trikampė plokštuma : Trigonalinės plokštumos molekulės sudaro apytiksliai trikampę formą vienoje plokštumoje. Sujungimo kampai yra 120°. Pavyzdžiui, boro trifluoridas (BF₃).

Tetraedras : tetraedrinė forma yra keturkampė kieta forma. Ši forma susidaro, kai vienas centrinis atomas turi keturias jungtis. Ryšio kampai yra 109,47°. Tetraedro formos molekulės pavyzdys yra metanas (CH₄).

Aštuonkampis : oktaedrinė forma turi aštuonis paviršius ir 90° sujungimo kampus. Oktaedrinės molekulės pavyzdys yra sieros heksafluoridas (SF₆).

Trigonalinė piramidė : Ši molekulės forma primena piramidę su trikampiu pagrindu. Nors linijinės ir trikampės formos yra plokštumos, trikampė piramidės forma yra trimatė. Pavyzdys yra amoniakas (NH₃).

Molekulinės geometrijos vaizdavimo metodai

Paprastai nėra praktiška formuoti trimačius molekulių modelius, ypač jei jie yra dideli ir sudėtingi. Dažniausiai molekulių geometrija vaizduojama dviem matmenimis, kaip piešinyje ant popieriaus lapo ar besisukančio modelio kompiuterio ekrane.

Kai kurios bendros reprezentacijos apima:

Linijos arba lazdos modelis : Šio tipo modeliuose pavaizduoti tik pagaliukai arba linijos cheminiai ryšiai yra pavaizduoti. Lazdelių galų spalvos rodo jų tapatybę atomai , bet atskiri atomo branduoliai nerodomi.

Kamuoliuko ir lazdos modelis : Tai įprastas modelio tipas, kuriame atomai rodomi kaip rutuliukai arba sferos, o cheminiai ryšiai yra lazdelės arba linijos, jungiančios atomus. Dažnai atomai yra spalvoti, kad parodytų jų tapatybę.

Elektronų tankio grafikas : Čia nei atomai, nei ryšiai nėra nurodyti tiesiogiai. Sklypas yra tikimybės rasti an elektronas . Šio tipo vaizdavimas apibūdina molekulės formą.

Animacinis filmas : Animaciniai filmai naudojami didelėms sudėtingoms molekulėms, kurios gali turėti keli subvienetai , kaip ir baltymai. Šiuose brėžiniuose parodyta alfa spiralių, beta lakštų ir kilpų vieta. Atskiri atomai ir cheminiai ryšiai nenurodyti. Molekulės stuburas pavaizduotas kaip juostelė.

Izomerai

Dvi molekulės gali turėti tą pačią cheminę formulę, tačiau turi skirtingą geometriją. Šios molekulės yra izomerai . Izomerai gali turėti bendrų savybių, tačiau įprasta, kad jie turi skirtingą lydymosi ir virimo temperatūrą, skirtingą biologinį aktyvumą ir netgi skirtingas spalvas ar kvapus.

Kaip nustatoma molekulinė geometrija?

Molekulės trimatę formą galima numatyti pagal cheminių ryšių, kuriuos ji sudaro su kaimyniniais atomais, tipus. Prognozės daugiausia grindžiamos elektronegatyvumas skirtumai tarp atomų ir jų oksidacijos būsenos .

Empirinis prognozių patikrinimas gaunamas naudojant difrakciją ir spektroskopiją. Rentgeno kristalografija, elektronų difrakcija ir neutronų difrakcija gali būti naudojami elektronų tankiui molekulėje ir atstumui tarp atomų branduolių įvertinti. Ramano, IR ir mikrobangų spektroskopija suteikia duomenų apie cheminių jungčių vibracinį ir sukimosi absorbciją.

Molekulės geometrija gali keistis priklausomai nuo jos medžiagos fazės, nes tai turi įtakos ryšiui tarp atomų molekulėse ir jų santykiams su kitomis molekulėmis. Panašiai tirpale esančios molekulės geometrija gali skirtis nuo jos, kaip dujų ar kietos medžiagos, formos. Idealiu atveju molekulinė geometrija įvertinama, kai molekulė yra žemoje temperatūroje.

Šaltiniai

• Chremosas, Aleksandras; Douglas, Jack F. (2015). „Kada šakotas polimeras tampa dalele? J. Chem. Fizik . 143: 111104. doi: 10.1063/1.4931483
• Cotton, F. Albert; Wilkinsonas, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmannas, Manfredas (1999). Išplėstinė neorganinė chemija (6 leidimas). Niujorkas: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5
• McMurry, John E. (1992). Organinė chemija (3 leidimas). Belmontas: Vadsvortas. ISBN 0-534-16218-5.