Molekylær geometri Definisjon i kjemi

ANIMATED HEALTHCARE LTD/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Getty Images

I kjemi, molekylær geometri beskriver den tredimensjonale formen til en molekyl og den relative posisjonen til atomkjerner av et molekyl. Å forstå den molekylære geometrien til et molekyl er viktig fordi det romlige forholdet mellom atomet bestemmer dets reaktivitet, farge, biologiske aktivitet, materietilstand, polaritet og andre egenskaper.

Viktige ting: Molekylær geometri

• Molekylær geometri er det tredimensjonale arrangementet av atomer og kjemiske bindinger i et molekyl.
• Formen til et molekyl påvirker dets kjemiske og fysiske egenskaper, inkludert dets farge, reaktivitet og biologiske 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 (CO_to) og nitrogenoksid (NO) er lineære.

Kantete : Kantede, bøyde eller v-formede molekyler inneholder bindingsvinkler mindre enn 180°. Et godt eksempel er vann (H_toO).

Trigonal Planar : Trigonale plane molekyler danner en omtrent trekantet form i ett plan. Bindingsvinklene er 120°. Et eksempel er bortrifluorid (BF₃).

Tetraedrisk : En tetraedrisk form er en firkantet solid form. Denne formen oppstår når ett sentralt atom har fire bindinger. Bindingsvinklene er 109,47°. Et eksempel på et molekyl med tetraedrisk form er metan (CH₄).

Oktaedral : En oktaedrisk form har åtte flater og bindingsvinkler på 90°. Et eksempel på et oktaedrisk molekyl er svovelheksafluorid (SF₆).

Trigonal pyramideformet : 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 modeller av molekyler, spesielt hvis de er store og komplekse. 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:

Line eller pinne modell : I denne typen modell er det kun pinner eller linjer som skal representere kjemiske bindinger er avbildet. Fargene på endene av pinnene indikerer identiteten til atomer , men individuelle atomkjerner er ikke vist.

Ball og stokk modell : Dette er en 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 identiteten deres.

Elektrontetthetsplott : Her er verken atomene eller bindingene angitt direkte. Plottet er et kart over sannsynligheten for å finne en elektron . Denne typen representasjon skisserer formen til et molekyl.

Tegnefilm : Tegneserier brukes til store, komplekse molekyler som kan ha flere underenheter , som proteiner. Disse tegningene viser plasseringen av alfaspiraler, betaark og løkker. Individuelle atomer og kjemiske bindinger er ikke angitt. Ryggraden til molekylet er avbildet som et bånd.

Isomerer

To molekyler kan ha samme kjemiske formel, men har forskjellige geometrier. Disse molekylene er isomerer . Isomerer kan dele felles egenskaper, men det er vanlig at de har forskjellige smelte- og kokepunkter, forskjellige biologiske aktiviteter og til og med forskjellige farger eller lukter.

Hvordan bestemmes molekylær geometri?

Den tredimensjonale formen til et molekyl kan forutsies basert på typene kjemiske bindinger det danner med naboatomer. Spådommer er i stor grad basert på elektronegativitet forskjeller mellom atomer og deres oksidasjonstilstander .

Empirisk verifisering av spådommer kommer fra diffraksjon og spektroskopi. Røntgenkrystallografi, elektrondiffraksjon og nøytrondiffraksjon kan brukes til å vurdere elektrontettheten i et molekyl og avstandene mellom atomkjerner. Raman-, IR- og mikrobølgespektroskopi gir data om vibrasjons- og rotasjonsabsorbansen til kjemiske bindinger.

Den molekylære geometrien til et molekyl kan endre seg avhengig av materiefasen 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 formen som en gass eller fast stoff. Ideelt sett vurderes molekylær geometri 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. doi: 10.1063/1.4931483
• Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Avansert uorganisk kjemi (6. utgave). New York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5
• McMurry, John E. (1992). Organisk kjemi (3. utgave). Belmont: Wadsworth. ISBN 0-534-16218-5.