A kémiában, molekuláris geometria leírja az a háromdimenziós alakját molekula és a atommagok egy molekula. A molekula molekuláris geometriájának megértése azért fontos, mert a térbeli viszonyok között van az atom határozza meg reaktivitását, színét, biológiai aktivitását, az anyag állapotát, polaritását és egyéb tulajdonságait.
Elvihető kulcsok: molekuláris geometria
- A molekuláris geometria az atomok és a kémiai kötések háromdimenziós elrendezése egy molekulában.
- A molekula alakja befolyásolja annak kémiai és fizikai tulajdonságait, beleértve színét, reakcióképességét és biológiai aktivitását.
- A szomszédos kötések közötti kötési szögek felhasználhatók a molekula általános alakjának leírására.
Molekula alakzatok
A molekuláris geometria leírható a két szomszédos kötés között kialakult kötési szögek szerint. Az egyszerű molekulák általános alakjai a következők:
Lineáris: A lineáris molekulák egyenes vonalúak. A kötési szögek a molekulában 180 °. Szén-dioxid (CO2) és a salétrom-oxid (NO) egyenesek.
Szögletes: A szög, hajlított vagy v alakú molekulák 180 ° -nál kisebb kötési szöget tartalmaznak. Jó példa erre a víz (H2O).
Trigonális sík: A háromszögletes síkmolekulák nagyjából háromszög alakúak egy síkban. A kötési szögek 120 °. Példa erre a bór-trifluorid (BF3).
tetraéderes: A tetraéderes alak négy arcú szilárd alak. Ez az alak akkor fordul elő, ha az egyik központi atom négy kötéssel rendelkezik. A kötési szögek 109,47 °. A tetraéderes alakú molekulákra példa a metán (CH4).
nyolcoldalú: Egy nyolcszögletes alakzatnak nyolc felülete van és kötési szöge 90 °. Például egy oktaéderes molekula kén hexafluorid (SF6).
Trigonális piramis: Ez a molekula forma egy háromszög alakú piramisra emlékeztet. Míg a lineáris és a trigonális alak sík, a trigonális piramis alak háromdimenziós. Példa molekula az ammónia (NH3).
A molekuláris geometria ábrázolásának módszerei
Általában nem célszerű molekulákat háromdimenziós modellezni, különösen, ha nagyok és összetettek. A legtöbb esetben a molekulák geometriája két dimenzióban van ábrázolva, mint például egy papírlapra rajz vagy egy forgó modell a számítógép képernyőjén.
Néhány általános reprezentáció a következők:
Vonal vagy bot modell: Az ilyen típusú modellben csak pálcákat vagy vonalakat kell ábrázolni kémiai kötések vannak ábrázolva. A botok végeinek színei jelzik a botok azonosítását atomok, de az egyes atommagokat nem mutatjuk be.
Gömb és bot modell: Ez a szokásos modelltípus, amelyben az atomok gömbök vagy gömbökként vannak feltüntetve, és a kémiai kötések botok vagy vonalak, amelyek az atomokat összekötik. Az atomok gyakran színekkel vannak jelölve identitásukat.
Elektron sűrűség diagram: Itt sem az atomokat, sem a kötéseket nem jelöljük közvetlenül. A grafikon egy térkép megtalálásának valószínűsége elektron. Az ilyen típusú ábrázolás felvázolja a molekula alakját.
Rajzfilm: A rajzfilmeket nagy, összetett molekulákhoz használják, amelyeknek lehetnek több alegység, mint a fehérjék. Ezek a rajzok megmutatják az alfa-spirálok, a béta-lapok és a hurkok helyét. Az egyedi atomok és a kémiai kötések nincsenek feltüntetve. A molekula gerincét szalagként ábrázoltuk.
Az izomerek
Két molekula lehet azonos kémiai képlettel, de eltérő geometriájú. Ezek a molekulák izomerek. Az izomereknek lehetnek közös tulajdonságai, de általános, ha eltérő olvadási és forráspontúak, eltérő biológiai aktivitással rendelkeznek, sőt különböző színűek vagy szagúak.
Hogyan lehet meghatározni a molekuláris geometriát?
A molekula háromdimenziós alakja megjósolható azon kémiai kötések típusa alapján, amelyeket a szomszédos atomokkal képez. Az előrejelzések nagyrészt a következőkön alapulnak: elektronegativitási az atomok és az atomok közötti különbségek oxidációs állapotok.
A predikciók empirikus hitelesítése diffrakcióból és spektroszkópiából származik. A röntgenkrisztallográfia, az elektrondiffrakció és a neutrondiffrakció felhasználható a molekula elektronsűrűségének és az atommagok közötti távolságok felmérésére. A Raman, IR és mikrohullámú spektroszkópia adatokkal szolgál a kémiai kötések vibrációs és rotációs abszorpciójáról.
A molekulák molekuláris geometriája az anyag fázisaitól függően változhat, mivel ez befolyásolja a molekulák atomjai közötti kapcsolatot és más molekulákkal való kapcsolatát. Hasonlóképpen, az oldatban levő molekula geometriája eltérhet a gáz vagy szilárd alakjától. Ideális esetben a molekuláris geometriát akkor értékeljük, amikor a molekula alacsony hőmérsékleten van.
források
- Chremos, Alexandros; Douglas, Jack F. (2015). "Mikor válik elágazó polimerré részecske?" J. Chem. Phys. 143: 111104. doi:10.1063/1.4931483
- Pamut, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Fejlett szervetlen kémia (6. kiadás). New York: Wiley-köztudomány. ISBN 0-471-19957-5.
- McMurry, John E. (1992). Szerves kémia (3. kiadás). Belmont: Wadsworth. ISBN 0-534-16218-5.