Molekulārās ģeometrijas definīcija ķīmijā

Ķīmijā, molekulārā ģeometrija apraksta trīsdimensiju formu molekula un atomu kodoli molekulas. Izpratne par molekulas molekulāro ģeometriju ir svarīga, jo telpiskās attiecības starp atoms nosaka tā reaktivitāti, krāsu, bioloģisko aktivitāti, matērijas stāvokli, polaritāti un citas īpašības.

Taustiņu paņemšana: molekulārā ģeometrija

Molekulāro ģeometriju var aprakstīt pēc saites leņķiem, kas izveidoti starp divām blakus esošajām saitēm. Vienkāršo molekulu kopējās formas ietver:

Lineārs: Lineārajām molekulām ir taisnas līnijas forma. Saites leņķi molekulā ir 180 °. Oglekļa dioksīds (CO₂) un slāpekļa oksīds (NO) ir lineāri.

Leņķa: Leņķa, saliektas vai v formas molekulas satur saites leņķi, mazāku par 180 °. Labs piemērs ir ūdens (H₂O).

Trigonāls planārs: Trigonālas plakanas molekulas vienā plaknē veido aptuveni trīsstūrveida formu. Saites leņķi ir 120 °. Kā piemēru var minēt bora trifluorīdu (BF₃).

Tetra katedrāle: Tetraedriska forma ir četrkāju cieta forma. Šī forma rodas, ja vienam centrālajam atomam ir četras saites. Saites leņķi ir 109,47 °. Tetraedriskas formas molekulas piemērs ir metāns (CH₄).

Oktaedrija: Astoņstūrveida formai ir astoņas sejas un saites leņķis ir 90 °. Oktaedriskās molekulas piemērs ir sēra heksafluorīds (SF₆).

Trigonāls piramīdas: Šī molekulas forma atgādina piramīdu ar trīsstūrveida pamatni. Kamēr lineāras un trigonālas formas ir plānas, trigonālā piramīdveida forma ir trīsdimensiju. Molekulu piemērs ir amonjaks (NH₃).

Parasti nav praktiski veidot trīsdimensiju modeļus, it īpaši, ja tie ir lieli un sarežģīti. Lielākoties molekulu ģeometrija tiek attēlota divās dimensijās, piemēram, zīmējumā uz papīra lapas vai rotējošā modelī datora ekrānā.

Daži izplatīti attēlojumi ietver:

Līnijas vai nūjas modelis: Šāda veida modelī attēloti tikai kociņi vai līnijas ķīmiskās saites ir attēloti. Stieņu galu krāsas norāda uz atomi, bet atsevišķi atomu kodoli netiek parādīti.

Bumbiņas un nūjas modelis: Šis ir izplatīts modeļa tips, kurā atomi tiek parādīti kā bumbiņas vai lodes, un ķīmiskās saites ir kociņi vai līnijas, kas savieno atomus. Bieži vien atomi ir iekrāsoti, lai norādītu uz viņu identitāti.

Elektronu blīvuma diagramma: Šeit nav tieši norādīti ne atomi, ne saites. Gabals ir karte ar varbūtību atrast elektrons. Šis attēlojuma veids ieskicē molekulas formu.

Karikatūra: Karikatūras tiek izmantotas lielām, sarežģītām molekulām, kurām var būt vairākas apakšvienības, tāpat kā olbaltumvielas. Šajos zīmējumos ir parādīta alfa helices, beta loksnes un cilpas. Atsevišķi atomi un ķīmiskās saites nav norādītas. Molekulas mugurkauls ir attēlots kā lente.

Divām molekulām var būt viena un tā pati ķīmiskā formula, bet tām ir atšķirīga ģeometrija. Šīs molekulas ir izomēri. Izomēriem var būt kopīgas īpašības, taču parasti viņiem ir atšķirīgas kušanas un viršanas temperatūras, dažādas bioloģiskās aktivitātes un pat dažādas krāsas vai smakas.

Molekulu trīsdimensiju formu var paredzēt, pamatojoties uz ķīmisko saišu veidiem, ko tā veido ar blakus esošajiem atomiem. Prognozes lielā mērā balstās uz elektronegativitāte atšķirības starp atomiem un to atomiem oksidācijas stāvokļi.

Prognožu empīriskā pārbaude nāk no difrakcijas un spektroskopijas. Lai novērtētu elektronu blīvumu molekulā un attālumus starp atomu kodoliem, var izmantot rentgena kristalogrāfiju, elektronu difrakciju un neitronu difrakciju. Ramana, IR un mikroviļņu spektroskopija piedāvā datus par ķīmisko saišu vibrāciju un rotācijas absorbciju.

Molekulu molekulārā ģeometrija var mainīties atkarībā no vielas fāzes, jo tas ietekmē attiecības starp molekulās esošajiem atomiem un to attiecības ar citām molekulām. Tāpat šķīdumā esošās molekulas molekulārā ģeometrija var atšķirties no tās formas kā gāze vai cieta viela. Ideālā gadījumā molekulāro ģeometriju novērtē, ja molekula atrodas zemā temperatūrā.

• Chremos, Alexandros; Douglas, Jack F. (2015). "Kad sazarots polimērs kļūst par daļiņu?" Dž. Chem. Fiz. 143: 111104. doi:10.1063/1.4931483
• Kokvilna, F. Alberts; Vilkinsons, Džefrijs; Murillo, Karloss A.; Bohmans, Manfreds (1999). Uzlabotā neorganiskā ķīmija (6. izd.). Ņujorka: Vileja starpziņa. ISBN 0-471-19957-5.
• Makmūrijs, Džons E. (1992). Organiskā ķīmija (3. izd.). Belmonts: Vadsvorts. ISBN 0-534-16218-5.