I kjemi, molekylær geometri beskriver den tredimensjonale formen til a molekyl og den relative posisjonen til atomkjerner av et molekyl. Å forstå molekylær geometri til et molekyl er viktig fordi det romlige forholdet mellom atom bestemmer dets reaktivitet, farge, biologiske aktivitet, tilstand av materie, polaritet og annet eiendommer.
Key Takeaways: Molecular Geometry
- Molekylær geometri er den tredimensjonale ordningen av atomer og kjemiske bindinger i et molekyl.
- Formen på et molekyl påvirker dets kjemiske og fysiske egenskaper, inkludert farge, reaktivitet og biologisk aktivitet.
- Bindingsvinklene mellom tilstøtende bindinger kan brukes til å beskrive et molekyls generelle form.
Molekylformer
Molekylær geometri kan beskrives i henhold til bindingsvinklene dannet mellom to tilstøtende bindinger. Vanlige former for enkle molekyler inkluderer:
lineær: Lineære molekyler har form som en rett linje. Bindingsvinklene i molekylet er 180 °. Karbondioksid (CO2og nitrogenoksid (NO) er lineære.
Vinkel
: Vinkelformede, bøyde eller v-formede molekyler inneholder bindingsvinkler under 180 °. Et godt eksempel er vann (H2O).Trigonal planar: Trigonale plane molekyler danner en omtrent trekantet form i ett plan. Bindingsvinklene er 120 °. Et eksempel er bortrifluorid (BF3).
tetrahedral: En tetraedrisk form er en firfaset solid form. Denne formen oppstår når ett sentrale atomer har fire bindinger. Bindingsvinklene er 109,47 °. Et eksempel på et molekyl med en tetraedrisk form er metan (CH4).
octahedral: En oktaedrisk form har åtte ansikter og bindingsvinkler på 90 °. Et eksempel på et oktaedrisk molekyl er svovelheksafluorid (SF6).
Trigonal Pyramidal: Denne molekylformen ligner en pyramide med en trekantet base. Mens lineære og trigonale former er plane, er den trigonale pyramideformen tredimensjonal. Et eksempel på molekyl er ammoniakk (NH3).
Metoder for å representere molekylær geometri
Det er vanligvis ikke praktisk å lage tredimensjonale molekylmodeller, spesielt hvis de er store og sammensatte. Mesteparten av tiden er geometrien til molekyler representert i to dimensjoner, som på en tegning på et papirark eller en roterende modell på en dataskjerm.
Noen vanlige representasjoner inkluderer:
Linje- eller pinne-modell: I denne typen modeller er det bare pinner eller linjer å representere kjemiske bindinger er avbildet. Fargene på endene av pinnen indikerer identiteten til atomer, men individuelle atomkjerner er ikke vist.
Ball- og pinne-modell: Dette er vanlig type modell der atomer vises som kuler eller kuler og kjemiske bindinger er pinner eller linjer som forbinder atomene. Ofte er atomene farget for å indikere deres identitet.
Elektrontetthetsplott: Her er verken atomene eller bindingene angitt direkte. Plottet er et kart over sannsynligheten for å finne en elektron. Denne typen representasjoner skisserer formen til et molekyl.
Tegnefilm: Tegneserier brukes til store, komplekse molekyler som kan ha flere underenheter, som proteiner. Disse tegningene viser plasseringen av alfahelices, betaark og løkker. Individuelle atomer og kjemiske bindinger er ikke indikert. Ryggraden i molekylet er avbildet som et bånd.
isomerer
To molekyler kan ha den samme kjemiske formelen, men viser forskjellige geometrier. Disse molekylene er isomerer. Isomerer kan ha felles egenskaper, men det er vanlig at de har forskjellige smelte- og kokepunkter, forskjellige biologiske aktiviteter og til og med forskjellige farger eller lukt.
Hvordan bestemmes molekylær geometri?
Den tredimensjonale formen til et molekyl kan være forutsagt basert på hvilke typer kjemiske bindinger det danner med nabolandet atomer. Spådommer er i stor grad basert på elektro forskjeller mellom atomer og deres oksidasjonstilstander.
Empirisk verifisering av spådommer kommer fra diffraksjon og spektroskopi. Røntgenkrystallografi, elektrondiffraksjon og nøytrondiffraksjon kan brukes til å vurdere elektronets tetthet i et molekyl og avstandene mellom atomkjerner. Raman, IR og mikrobølge spektroskopi tilbyr data om vibrasjons- og rotasjonsabsorberingen av kjemiske bindinger.
Den molekylære geometrien til et molekyl kan endre seg avhengig av materiens fase fordi dette påvirker forholdet mellom atomer i molekyler og deres forhold til andre molekyler. Tilsvarende kan molekylgeometrien til et molekyl i løsning være forskjellig fra dens form som en gass eller et fast stoff. Ideelt sett blir molekylær geometri vurdert når et molekyl har en lav temperatur.
kilder
- Chremos, Alexandros; Douglas, Jack F. (2015). "Når blir en forgrenet polymer en partikkel?". J. Chem. Phys. 143: 111104. gjør jeg:10.1063/1.4931483
- Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Avansert uorganisk kjemi (6. utg.). New York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5.
- McMurry, John E. (1992). Organisk kjemi (3. utg.). Belmont: Wadsworth. ISBN 0-534-16218-5.