Определение на молекулярната геометрия в химията

В химията, молекулярна геометрия описва триизмерната форма на a молекула и относителното положение на атомни ядра на молекула. Разбирането на молекулната геометрия на молекулата е важно, тъй като пространствената връзка между атомът определя неговата реактивност, цвят, биологична активност, състояние на материята, полярност и други Имоти.

Ключови заведения: Молекулярна геометрия

Молекулярната геометрия може да бъде описана според ъглите на свързване, образувани между две съседни връзки. Общите форми на прости молекули включват:

линеен: Линейните молекули имат формата на права линия. Ъглите на връзката в молекулата са 180 °. Въглероден диоксид (CO₂) и азотният оксид (NO) са линейни.

ъглов: Ъгловите, огънатите или v-образните молекули съдържат ъгли на свързване под 180 °. Добър пример е водата (H₂О).

Триъгълна равнина: Триъгълните равнинни молекули образуват грубо триъгълна форма в една равнина. Ъглите на връзката са 120 °. Пример за това е борният трифлуорид (BF)₃).

тетраедални: Тетраедричната форма е четирилистна плътна форма. Тази форма възниква, когато един централен атом има четири връзки. Ъглите на връзката са 109,47 °. Пример за молекула с тетраедрична форма е метан (СН₄).

осмостенен: Октаедрална форма има осем лица и ъгли на свързване 90 °. Пример за октаедрална молекула е серен хексафлуорид (SF₆).

Триъгълна пирамидална: Тази молекулна форма наподобява пирамида с триъгълна основа. Докато линейните и триъгълните форми са равни, триъгълната пирамидална форма е триизмерна. Примерна молекула е амонякът (NH)₃).

Обикновено не е практично да се формират триизмерни модели на молекули, особено ако те са големи и сложни. През повечето време геометрията на молекулите е представена в две измерения, като на чертеж върху лист хартия или въртящ се модел на екрана на компютъра.

Някои общи представи включват:

Модел на линия или стик: В този тип модели, само пръчки или линии, които да представляват химически връзки са изобразени. Цветовете на краищата на пръчките показват идентичността на атома, но отделни атомни ядра не са показани.

Модел с топка и пръчка: Това е често срещан тип модел, при който атомите са показани като топки или сфери, а химическите връзки са пръчки или линии, които свързват атомите. Често атомите са оцветени, за да покажат своята идентичност.

График на електронната плътност: Тук нито атомите, нито връзките са посочени директно. Сюжетът е карта на вероятността да се намери електрон. Този тип представяне очертава формата на молекула.

карикатура: Карикатурите се използват за големи сложни молекули, които могат да имат множество субединици, като протеини. Тези чертежи показват местоположението на алфа спирали, бета листове и бримки. Отделни атоми и химични връзки не са посочени. Гръбнакът на молекулата е изобразен като панделка.

Две молекули могат да имат една и съща химична формула, но да показват различни геометрии. Тези молекули са изомери. Изомерите могат да споделят общи свойства, но за тях е обичайно да имат различни точки на топене и кипене, различни биологични активности и дори различни цветове или миризми.

Тримерната форма на молекула може да се предвиди въз основа на видовете химични връзки, които образува със съседните атоми. Прогнозите в голяма степен се основават на електроотрицателност разлики между атомите и техните окислителни състояния.

Емпиричната проверка на прогнозите идва от дифракцията и спектроскопията. Може да се използва рентгенова кристалография, електронна дифракция и неутронна дифракция за оценка на електронната плътност в молекулата и разстоянията между атомните ядра. Раманова, инфрачервена и микровълнова спектроскопия предлагат данни за вибрационната и ротационната абсорбция на химичните връзки.

Молекулната геометрия на дадена молекула може да се променя в зависимост от нейната фаза на материята, защото това влияе на връзката между атомите в молекулите и връзката им с други молекули. По същия начин, молекулярната геометрия на молекула в разтвор може да бъде различна от формата й като газ или твърдо вещество. В идеалния случай молекулярната геометрия се оценява, когато молекулата е при ниска температура.

• Хремос, Александрос; Дъглас, Джак Ф. (2015). „Кога разклонен полимер се превръща в частица?“. J. Chem. физ. 143: 111104. DOI:10.1063/1.4931483
• Памук, F. Алберт; Уилкинсън, Джефри; Мурило, Карлос А.; Бохман, Манфред (1999). Разширена неорганична химия (6-то изд.). Ню Йорк: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5.
• Макмъри, Джон Е. (1992). Органична химия (3-то изд.). Белмонт: Уодсуърт. ISBN 0-534-16218-5.