Den romlige strukturen av molekylene av organiske stoffer og uorganiske

Den romlige strukturen av molekylene av uorganiske og organiske substanser er av stor betydning i beskrivelsen av deres kjemiske og fysiske egenskaper. Hvis vi ser på saken som sett bukovok og tall på papir er ikke alltid mulig å komme til de riktige konklusjonene. For å beskrive mange fenomener, spesielt de som er forbundet med organisk kjemi, er det nødvendig å kjenne den stereometric molekylstrukturen.

Hva er geometri

Geometri - er en del av kjemi som forklarer egenskapene til molekylene i stoffet i form av dens struktur. Og den romlige representasjonen av molekylene spiller en viktig rolle her, fordi Det er nøkkelen til å løse mange bio-organiske fenomener.

Geometri er et sett av grunnleggende regler, som kan være nesten et hvilket som helst molekyl som er tilstede i bulkform. En ulempe ved brutto formel skrevet i et konvensjonelt ark, er dens manglende evne til å avdekke en oversikt over egenskapene til forsøksstoffet.

Et eksempel kan skje fumarsyre, som tilhører klassen av dibasiske. Det er dårlig løselig i vann, er ikke giftig og kan finnes i naturen. Men hvis du endrer den romlige arrangement av COOH grupper kan få en helt annen sak - maleinsyre. Det er lett løselig i vann, kan bare oppnås kunstig, det utgjør en risiko for mennesker på grunn av toksiske egenskaper.

Stereo teori om Van't Hoff

I det 19. århundre M.Butlerova fremstilling av en flat struktur av et hvilket som helst molekyl som ikke kunne forklare mange av de egenskaper av materialer, spesielt organiske. Dette førte til skriving av Van't Hoff jobbe "Kjemi i verdensrommet", der han til teorien M.Butlerova sin forskning på dette området. Han introduserte begrepet romlig struktur av molekyler, og også forklart betydningen av sin oppdagelse av de kjemiske vitenskaper.

Så ble det påvist eksistensen av tre typer av melkesyre: kjøtt, meieriprodukter, og høyredreiende melkesyregjæring. På et papirark for hver av disse stoffene er den strukturelle formelen er den samme, men den romlige strukturen av molekyler som forklarer dette fenomenet.

Konsekvensen av stereokjemiske teori van't Hoff var et bevis på det faktum at karbonatomet er ikke flat, så sine fire valensbindinger omdannes til høyder av et imaginært tetraeder.

Pyramidal romlige strukturen av organiske molekyler

Basert på sine funn Van't Hoff og hans forskning, kan hver karbon skjelettet av organisk stoff bli presentert i form av tetraeder. Så vi kan vurdere fire mulige tilfeller formasjon C-C-bindinger og forklare strukturen av disse molekylene.

Det første tilfellet - når molekylet er et enkelt karbonatom som gir 4 på grunn av hydrogen protoner. Den romlige strukturen av metan molekylet er nesten nøyaktig omrisset av et tetraeder, men valens vinkel som er litt endret på grunn av vekselvirkning med hydrogenatomer.

Dannelsen av en kjemisk C-C-binding, kan fremstilles som to pyramider som er forbundet med et felles toppunkt. Av en slik konstruksjon av molekylet kan det sees at disse tetra kan roteres rundt sin akse og endring stilling fritt. Hvis vi ser på dette systemet som et eksempel på etanmolekyler, karbon i skjelettet er virkelig i stand til å rotere. Men to spesifikke bestemmelser i den foretrukne energimessig fordelaktig at hydrogenet i Newman projeksjon ikke overlapper hverandre.

Den romlige strukturen av molekylet etylen tredje utførelsesform er et eksempel på dannelsen av C-C-bindinger, når de to har en felles tetraeder bundet, d.v.s. skjærer hverandre i to tilgrensende topper. Det blir klart at på grunn av en slik bevegelse av molekylene stereometric posisjon C-atomer i forhold til dens akse er vanskelig, fordi Det krever bryte en av lenkene. Men det blir mulig å danne cis- og trans-isomerer av stoffene som to frie radikaler på hvert karbon kan være lokalisert enten speilende eller på tvers.

Cis- og trans-molekyler som forklarer tilstedeværelsen av fumarsyre og maleinsyre. Mellom karbonatomene i disse molekylene er dannet to bindinger, og hver av dem har ett hydrogenatom og COOH-gruppen.

Den sistnevnte tilfelle, som karakteriserer den romlige molekylære struktur kan representeres av to pyramider som har en felles flate og bundet sammen ved hjelp av tre toppunkter. Et eksempel er molekylet av acetylen.

For det første, har slike molekyler ikke er cis- eller trans-isomerer. For det andre er karbonatomer er ikke i stand til å rotere rundt sin akse. Og for det tredje, alle atomer og radikaler er lokalisert på en akse og bindingen vinkelen er 180 grader.

Selvfølgelig kan de beskrevne tilfellene anvendes for stoffer som skjelett inneholder mer enn to hydrogenatomer. Prinsippet for stereometric bygging av slike molekyler er opprettholdt.

Den romlige strukturen av uorganiske molekyler

Dannelse av kovalente bindinger i uorganiske forbindelser ved hjelp av en mekanisme som ligner på den for organiske stoffer. For bindingsdannelse krever et enslig elektronpar av de to atomer som danner den totale elektronskyen.

Overlappingen av orbitaler i dannelsen av en kovalent binding finner sted på en linje av atomkjernene. Hvis atomet danner to eller flere av kommunikasjonen, blir avstanden mellom dem karakterisert ved bindingen vinkel.

Hvis vi betrakter vannmolekyl, som er dannet av et oksygenatom og to hydrogenatomer, skal valensen vinkel ideelt sett være omkring 90 grader. Imidlertid har eksperimentelle studier vist at denne verdien er 104,5 grader. Den romlige strukturen av molekylene forskjellig fra den teoretisk forutsagt på grunn av kreftene fra vekselvirkning mellom hydrogenatomer. De frastøte hverandre, for derved å øke bindingen vinkel med hverandre.

Sp-hybridisering

Hybridisering - en teori for dannelsen av de samme hybrid orbitaler av molekylet. Dette fenomen oppstår på grunn av det sentrale atom elektronpar på forskjellige energinivåer.

Tenk for eksempel på dannelsen av kovalente bindinger BeCl2 molekyl. Beryllium elektronpar er på S og pH-nivå, som i teorien skulle føre til dannelsen av en grov hjørne av molekylet. Men i praksis er de lineære, og bindingen vinkelen er 180 grader.

Sp-hybridisering brukes i dannelsen av to kovalente bindinger. Det finnes imidlertid andre typer av dannelsen av hybride orbitaler.

Sp2-hybridisering

Denne type hybridisering er ansvarlig for den romlige strukturen av molekyler med tre kovalente bindinger. Et eksempel er BCI3 molekyl. Midt barium atom har tre udelte elektronpar: to på p-nivå og en på s-nivå.

Tre kovalente bindinger for å danne et molekyl som ligger i samme plan, og dens binding vinkel er 120 °.

Sp3-hybridisering

En annen utførelse av dannelsen av hybride orbitaler når det sentrale atom har udelte elektronpar 4: 3 på en p-nivå og for s-1-nivå. Et eksempel på slike stoffer - metan. Den romlige strukturen av metan molekylet er tetraerd, hvor bindingen vinkel er 109,5 grader. Endring av vinkelen den er karakterisert ved omsetning av hydrogenatomer med hverandre.