V kemiji oz. molekularna geometrija opisuje tridimenzionalno obliko a molekula in relativni položaj atomska jedra molekule. Razumevanje molekularne geometrije molekule je pomembno zaradi prostorskega razmerja med atom določa njegovo reaktivnost, barvo, biološko aktivnost, stanje snovi, polarnost in drugo lastnosti.
Ključni ukrepi: Molekularna geometrija
- Molekularna geometrija je tridimenzionalna razporeditev atomov in kemičnih vezi v molekuli.
- Oblika molekule vpliva na njene kemijske in fizikalne lastnosti, vključno z barvo, reaktivnostjo in biološko aktivnostjo.
- Koti vezi med sosednjimi vezmi se lahko uporabijo za opis celotne oblike molekule.
Molekule oblike
Molekularna geometrija je lahko opisana glede na kote vezi med dvema sosednjima vezoma. Običajne oblike preprostih molekul vključujejo:
Linearno: Linearne molekule imajo obliko ravne črte. Koti vezi v molekuli so 180 °. Ogljikov dioksid (CO)2) in dušikov oksid (NO) sta linearna.
Kotne: Kotne, upognjene ali v obliki v obliki molekule vsebujejo kote vezi manj kot 180 °. Dober primer je voda (H2O).
Trigonalni ravninski: Trigonalne ravninske molekule tvorijo približno trikotno obliko v eni ravnini. Kotne vezi so 120 °. Primer je borov trifluorid (BF)3).
Tetraedra: Tetraedrska oblika je štirinožna trdna oblika. Ta oblika se pojavi, kadar ima en osrednji atom štiri vezi. Koti vezi so 109,47 °. Primer molekule s tetraedrsko obliko je metan (CH4).
Oktaedar: Osmerokotna oblika ima osem obrazov in kote vezi 90 °. Primer molekule oktaedra je žveplov heksafluorid (SF6).
Trigonalna piramidalna: Ta oblika molekule spominja na piramido s trikotno osnovo. Medtem ko so linearne in trigonske oblike ravninske, je trigonalna piramidalna oblika tridimenzionalna. Primer molekule je amoniak (NH)3).
Metode reprezentacije molekularne geometrije
Običajno ni praktično oblikovati tridimenzionalnih modelov molekul, še posebej, če so velike in zapletene. Večino časa je geometrija molekul predstavljena v dveh dimenzijah, kot na risbi na listu papirja ali vrtljivem modelu na računalniškem zaslonu.
Nekatera skupna zastopanja vključujejo:
Model z linijo ali palico: V tej vrsti modela so samo palice ali črte, ki jih predstavljajo kemične vezi so upodobljeni. Barve koncev palic označujejo identiteto atomi, vendar posamezna atomska jedra niso prikazana.
Model z žogo in palice: To je pogost tip modela, v katerem so atomi prikazani kot kroglice ali krogle, kemične vezi pa palice ali črte, ki povezujejo atome. Pogosto so atomi obarvani, da nakažejo svojo identiteto.
Graf gostote elektronov: Tu niti atomi niti vezi niso navedeni neposredno. Zaplet je zemljevid verjetnosti najdbe elektrona. Ta vrsta predstavitve začrta obliko molekule.
Risanka: Risanke se uporabljajo za velike, zapletene molekule, ki jih morda imajo več podenotkot beljakovine. Te risbe prikazujejo lokacijo alfa vijačnic, beta listov in zank. Posamezni atomi in kemične vezi niso navedeni. Hrbtenica molekule je upodobljena kot trak.
Izomeri
Dve molekuli sta lahko enaki kemijski formuli, vendar imata različne geometrije. Te molekule so izomeri. Izomeri imajo lahko skupne lastnosti, vendar je običajno, da imajo različna tališča in vrelišča, različne biološke aktivnosti in celo različne barve ali vonjave.
Kako se določi molekularna geometrija?
Tridimenzionalno obliko molekule lahko predvidimo na podlagi vrst kemijskih vezi, ki jih tvori s sosednjimi atomi. Napovedi večinoma temeljijo na napovedih elektronegativnost razlike med atomi in njihovimi oksidacijska stanja.
Empirično preverjanje napovedi izhaja iz difrakcije in spektroskopije. Za oceno gostote elektronov znotraj molekule in razdalje med atomskimi jedri se lahko uporabi rentgenska kristalografija, elektronska difrakcija in nevtronska difrakcija. Ramanska, IR in mikrovalovna spektroskopija ponuja podatke o vibracijski in rotacijski absorbance kemičnih vezi.
Molekularna geometrija molekule se lahko spreminja glede na fazo snovi, ker to vpliva na razmerje med atomi v molekulah in njihov odnos do drugih molekul. Podobno se molekulska geometrija raztopine molekule lahko razlikuje od oblike kot plina ali trdne snovi. Idealno je, da se molekularna geometrija oceni, kadar je molekula na nizki temperaturi.
Viri
- Chremos, Alexandros; Douglas, Jack F. (2015). "Kdaj razvejan polimer postane delček?". J. Chem. Phys. 143: 111104. doi:10.1063/1.4931483
- Bombaž, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Napredna anorganska kemija (6. izd.). New York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5.
- McMurry, John E. (1992). Organska kemija (3. izd.). Belmont: Wadsworth. ISBN 0-534-16218-5.