V chémii molekulárna geometria opisuje trojrozmerný tvar a molekula a relatívna poloha atómové jadrá molekuly. Pochopenie molekulárnej geometrie molekuly je dôležité, pretože medzi nimi existuje priestorový vzťah atóm určuje jeho reaktivitu, farbu, biologickú aktivitu, stav hmoty, polaritu a ďalšie Vlastnosti.
Kľúčové cesty: Molekulárna geometria
- Molekulárna geometria je trojrozmerné usporiadanie atómov a chemických väzieb v molekule.
- Tvar molekuly ovplyvňuje jej chemické a fyzikálne vlastnosti vrátane farby, reaktivity a biologickej aktivity.
- Uhly väzby medzi susednými väzbami sa môžu použiť na opis celkového tvaru molekuly.
Tvary molekúl
Molekulová geometria sa môže opísať podľa uhlov väzby vytvorených medzi dvoma susednými väzbami. Bežné tvary jednoduchých molekúl zahŕňajú:
lineárne: Lineárne molekuly majú tvar priamky. Uhly väzby v molekule sú 180 °. Oxid uhličitý (CO2) a oxid dusnatý (NO) sú lineárne.
hranatý: Uhlové, ohnuté alebo v tvare molekuly obsahujú uhly väzby menšie ako 180 °. Dobrým príkladom je voda (H2O).
Trigonálny planárTrigonálne rovinné molekuly tvoria zhruba trojuholníkový tvar v jednej rovine. Uhly spojenia sú 120 °. Príkladom je fluorid boritý (BF3).
štvorboká: Štvorstenný tvar je pevný štvorhranný tvar. K tomuto tvaru dochádza, keď jeden centrálny atóm má štyri väzby. Uhly spojenia sú 109,47 °. Príkladom molekuly s tetrahedrálnym tvarom je metán (CH4).
octahedral: Osemuholníkový tvar má osem tvárí a uhly spojenia 90 °. Príkladom oktaedrickej molekuly je hexafluorid síry (SF6).
Trigonálna pyramída: Tento tvar molekuly pripomína pyramídu s trojuholníkovým základom. Kým lineárne a trigonálne tvary sú rovinné, trigonálny pyramidálny tvar je trojrozmerný. Príkladom molekuly je amoniak (NH3).
Metódy reprezentácie molekulárnej geometrie
Zvyčajne nie je praktické vytvárať trojrozmerné modely molekúl, najmä ak sú veľké a komplexné. Geometria molekúl je väčšinou zastúpená v dvoch rozmeroch, napríklad na výkrese na liste papiera alebo rotujúcom modeli na obrazovke počítača.
Medzi bežné vyhlásenia patria:
Line alebo stick model: V tomto type modelu sa majú reprezentovať iba tyčinky alebo čiary chemické väzby sú zobrazené. Farby koncov tyčiniek označujú identitu atómy, ale jednotlivé atómové jadrá nie sú zobrazené.
Loptičkový model: Toto je bežný typ modelu, v ktorom sú atómy zobrazené ako gule alebo gule a chemické väzby sú tyčinky alebo čiary, ktoré spájajú atómy. Atómy sú často zafarbené, aby naznačovali ich totožnosť.
Graf hustoty elektrónov: Tu nie sú ani atómy ani väzby uvedené priamo. Dej je mapa pravdepodobnosti nájdenia elektrón. Tento typ znázornenia naznačuje tvar molekuly.
karikatúra: Karikatúry sa používajú pre veľké, komplexné molekuly, ktoré môžu mať viac podjednotiek, ako proteíny. Tieto obrázky ukazujú umiestnenie alfa helixov, beta hárkov a slučiek. Jednotlivé atómy a chemické väzby nie sú uvedené. Kostra molekuly je znázornená ako stuha.
izoméry
Dve molekuly môžu mať rovnaký chemický vzorec, ale vykazujú rôzne geometrie. Tieto molekuly sú izoméry. Izoméry môžu zdieľať spoločné vlastnosti, ale je bežné, že majú rôzne teploty topenia a varu, rôzne biologické aktivity a dokonca rôzne farby alebo pachy.
Ako sa určuje molekulárna geometria?
Trojrozmerný tvar molekuly môže byť predpovedaný na základe typov chemických väzieb, ktoré vytvára so susednými atómami. Predpovede sú zväčša založené na electronegativity rozdiely medzi atómami a ich atómami oxidačné stavy.
Empirické overovanie predpovedí vychádza z difrakcie a spektroskopie. Rôntgenová kryštalografia, elektrónová difrakcia a neutrónová difrakcia sa môžu použiť na vyhodnotenie hustoty elektrónov v molekule a vzdialeností medzi atómovými atómami. Raman, IR a mikrovlnná spektroskopia ponúkajú údaje o vibračnej a rotačnej absorbancii chemických väzieb.
Molekulárna geometria molekuly sa môže meniť v závislosti od jej fázy hmoty, pretože to ovplyvňuje vzťah medzi atómami v molekulách a ich vzťah k iným molekulám. Podobne môže byť molekulárna geometria molekuly v roztoku odlišná od jej tvaru ako plyn alebo pevná látka. V ideálnom prípade sa molekulárna geometria hodnotí, keď je molekula nízka teplota.
zdroje
- Chremos, Alexandros; Douglas, Jack F. (2015). „Kedy sa rozvetvený polymér stane časticou?“ J. Chem. Phys. 143: 111104. doi:10.1063/1.4931483
- Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Pokročilá anorganická chémia (6. vydanie). New York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5.
- McMurry, John E. (1992). Organická chémia (3. vydanie). Belmont: Wadsworth. ISBN 0-534-16218-5.