Opredelitev molekularne geometrije v kemiji

ANIMATED HEALTHCARE LTD/ZNANSTVENA KNJIŽNICA FOTOGRAFIJ/Getty Images

v kemiji, molekularna geometrija opisuje tridimenzionalno obliko a molekula in relativni položaj atomska jedra molekule. Razumevanje molekularne geometrije molekule je pomembno, ker prostorsko razmerje med atomoma določa njegovo reaktivnost, barvo, biološko aktivnost, agregatno stanje, polarnost in druge lastnosti.

Ključni zaključki: molekularna geometrija

• Molekularna geometrija je tridimenzionalna razporeditev atomov in kemičnih vezi v molekuli.
• Oblika molekule vpliva na njene kemične in fizikalne lastnosti, vključno z barvo, reaktivnostjo in biološko aktivnostjo.
• Vezni koti med sosednjimi vezmi se lahko uporabijo za opis celotne oblike molekule.

Oblike molekul

Molekularno geometrijo lahko opišemo glede na vezne kote, ki nastanejo med dvema sosednjima vezema. Običajne oblike preprostih molekul vključujejo:

Linearno : Linearne molekule imajo obliko ravne črte. Vezni koti v molekuli so 180°. Ogljikov dioksid (CO_dva) in dušikov oksid (NO) sta linearna.

Kotni : Oglate, upognjene molekule ali molekule v obliki črke V vsebujejo vezne kote, manjše od 180°. Dober primer je voda (H_dvaO).

Trigonalna ravnina : Trigonalne ravninske molekule tvorijo približno trikotno obliko v eni ravnini. Vezni koti so 120°. Primer je borov trifluorid (BF₃).

Tetraedrski : Tetraedrska oblika je štiristranska trdna oblika. Ta oblika se pojavi, ko ima en centralni atom štiri vezi. Vezni koti so 109,47°. Primer molekule s tetraedrično obliko je metan (CH₄).

Octahedral : Oktaedrska oblika ima osem ploskev in vezne kote 90°. Primer oktaedrske molekule je žveplov heksafluorid (SF₆).

Trigonalna piramida : Ta oblika molekule je podobna piramidi s trikotno osnovo. Medtem ko so linearne in trigonalne oblike ravninske, je trigonalna piramidalna oblika tridimenzionalna. Primer molekule je amoniak (NH₃).

Metode predstavljanja molekularne geometrije

Običajno ni praktično oblikovati tridimenzionalnih modelov molekul, zlasti če so velike in kompleksne. Večino časa je geometrija molekul predstavljena v dveh dimenzijah, kot na risbi na listu papirja ali vrtljivem modelu na računalniškem zaslonu.

Nekatere pogoste predstavitve vključujejo:

Model line ali stick : Pri tej vrsti modela samo palice ali črte za predstavitev kemične vezi so upodobljeni. Barve koncev palic označujejo identiteto atomi , vendar posamezna atomska jedra niso prikazana.

Model žoge in palice : To je običajna vrsta modela, v katerem so atomi prikazani kot krogle ali krogle, kemične vezi pa so palice ali črte, ki povezujejo atome. Pogosto so atomi obarvani, da pokažejo svojo identiteto.

Graf elektronske gostote : Tu niti atomi niti vezi niso neposredno označeni. Graf je zemljevid verjetnosti najdbe elektron . Ta vrsta predstavitve orisuje obliko molekule.

Risanka : Risanke se uporabljajo za velike, zapletene molekule, ki lahko imajo več podenot , kot so beljakovine. Te risbe prikazujejo lokacijo alfa vijačnic, beta listov in zank. Posamezni atomi in kemične vezi niso označeni. Hrbtenica molekule je prikazana kot trak.

Izomeri

Dve molekuli imata lahko enako kemijsko formulo, vendar imata različni geometriji. Te molekule so izomeri . Izomeri imajo lahko enake lastnosti, vendar je običajno, da imajo različna tališča in vrelišča, različne biološke aktivnosti in celo različne barve ali vonjave.

Kako je določena molekularna geometrija?

Tridimenzionalno obliko molekule je mogoče predvideti na podlagi vrst kemičnih vezi, ki jih tvori s sosednjimi atomi. Napovedi v veliki meri temeljijo na elektronegativnost razlike med atomi in njihovimi oksidacijska stanja .

Empirično preverjanje napovedi izhaja iz difrakcije in spektroskopije. Rentgenska kristalografija, elektronska difrakcija in nevtronska difrakcija se lahko uporabljajo za oceno gostote elektronov v molekuli in razdalje med atomskimi jedri. Ramanska, IR in mikrovalovna spektroskopija nudijo podatke o vibracijski in rotacijski absorbanci kemičnih vezi.

Molekularna geometrija molekule se lahko spremeni glede na njeno fazo snovi, ker to vpliva na razmerje med atomi v molekulah in njihov odnos do drugih molekul. Podobno se lahko molekularna geometrija molekule v raztopini razlikuje od njene oblike plina ali trdne snovi. V idealnem primeru se molekularna geometrija oceni, ko je molekula pri nizki temperaturi.

Viri

• Chremos, Aleksandros; Douglas, Jack F. (2015). 'Kdaj razvejan polimer postane delec?'. J. Chem. Phys . 143: 111104. doi: 10.1063/1.4931483
• Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Napredna anorganska kemija (6. izdaja). New York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5
• McMurry, John E. (1992). Organska kemija (3. izdaja). Belmont: Wadsworth. ISBN 0-534-16218-5.