Определение молекулярной геометрии в химии

В химии, молекулярная геометрия описывает трехмерную форму молекула и относительное положение атомные ядра молекулы. Понимание молекулярной геометрии молекулы важно, потому что пространственная связь между атом определяет его реакционную способность, цвет, биологическую активность, состояние вещества, полярность и др. свойства.

Ключевые выводы: молекулярная геометрия

Молекулярная геометрия может быть описана в соответствии с углами связи, образованными между двумя соседними связями. Общие формы простых молекул включают в себя:

линейный: Линейные молекулы имеют форму прямой линии. Углы связи в молекуле составляют 180 °. Углекислый газ (СО₂) и оксид азота (NO) являются линейными.

угловатыйУгловые, изогнутые или v-образные молекулы содержат углы связи менее 180 °. Хорошим примером является вода (H₂О).

Тригональный Планар: Треугольные плоские молекулы образуют примерно треугольную форму в одной плоскости. Углы соединения составляют 120 °. Примером является трифторид бора (BF₃).

четырехгранныйТетраэдрическая форма - это четырехгранная сплошная форма. Эта форма возникает, когда один центральный атом имеет четыре связи. Углы связи составляют 109,47 °. Примером молекулы с тетраэдрической формой является метан (СН₄).

восьмигранный: Восьмигранная форма имеет восемь граней и угол скрепления 90 °. Пример октаэдрической молекулы гексафторид серы (SF₆).

Тригональная пирамидальнаяЭта форма молекулы напоминает пирамиду с треугольным основанием. В то время как линейные и треугольные формы являются плоскими, треугольная пирамидальная форма является трехмерной. Примером молекулы является аммиак (NH₃).

Обычно нецелесообразно формировать трехмерные модели молекул, особенно если они большие и сложные. Большую часть времени геометрия молекул представлена ​​в двух измерениях, как на рисунке на листе бумаги или вращающейся модели на экране компьютера.

Некоторые общие представления включают в себя:

Линия или палка модель: В этом типе модели только палки или линии для представления химические связи изображены. Цвета концов палочек указывают на идентичность атомы, но отдельные атомные ядра не показаны.

Модель мяча и клюшкиЭто распространенный тип модели, в которой атомы показаны в виде шариков или сфер, а химические связи представляют собой стержни или линии, которые соединяют атомы. Часто атомы окрашены, чтобы указать их идентичность.

График электронной плотностиЗдесь ни атомы, ни связи не указаны напрямую. Сюжет представляет собой карту вероятности нахождения электрон. Этот тип представления обрисовывает в общих чертах форму молекулы.

Мультфильм: Мультфильмы используются для больших, сложных молекул, которые могут иметь несколько субъединиц, как белки. На этих рисунках показано расположение альфа-спиралей, бета-листов и петель. Отдельные атомы и химические связи не указаны. Основа молекулы изображена в виде ленты.

Две молекулы могут иметь одинаковую химическую формулу, но иметь разную геометрию. Эти молекулы изомеры. Изомеры могут иметь общие свойства, но для них свойственно иметь разные точки плавления и кипения, различную биологическую активность и даже разные цвета или запахи.

Трехмерная форма молекулы может быть предсказана на основе типов химических связей, которые она образует с соседними атомами. Прогнозы в значительной степени основаны на электроотрицательность различия между атомами и их степени окисления.

Эмпирическая проверка предсказаний происходит из дифракции и спектроскопии. Рентгеновская кристаллография, электронография и нейтронография могут использоваться для оценки электронной плотности в молекуле и расстояний между атомными ядрами. Рамановская, ИК и микроволновая спектроскопия предоставляют данные о вибрационном и вращательном поглощении химических связей.

Молекулярная геометрия молекулы может изменяться в зависимости от ее фазы вещества, потому что это влияет на отношения между атомами в молекулах и их отношения с другими молекулами. Аналогично, молекулярная геометрия молекулы в растворе может отличаться от ее формы в виде газа или твердого вещества. В идеале, молекулярная геометрия оценивается, когда молекула находится при низкой температуре.

• Хремос, Александрос; Дуглас, Джек Ф. (2015). «Когда разветвленный полимер становится частицей?». J. Химреагент Phys. 143: 111104. DOI:10.1063/1.4931483
• Коттон Ф. Альберт; Уилкинсон, Джеффри; Мурильо, Карлос А.; Бохманн, Манфред (1999). Продвинутая Неорганическая Химия (6-е изд.). Нью-Йорк: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5.
• МакМерри, Джон Э. (1992). Органическая химия (3-е изд.). Белмонт: Уодсворт. ISBN 0-534-16218-5.