Ορισμός της Μοριακής Γεωμετρίας στη Χημεία

Στη χημεία, μοριακή γεωμετρία περιγράφει το τρισδιάστατο σχήμα του a μόριο και τη σχετική θέση του ατομικούς πυρήνες ενός μορίου. Η κατανόηση της μοριακής γεωμετρίας ενός μορίου είναι σημαντική διότι η χωρική σχέση μεταξύ του το άτομο καθορίζει την αντιδραστικότητα, το χρώμα, τη βιολογική δραστικότητα, την κατάσταση της ύλης, την πολικότητα και άλλα ιδιότητες.

Λέξεις κλειδιά: Μοριακή γεωμετρία

Η μοριακή γεωμετρία μπορεί να περιγραφεί σύμφωνα με τις γωνίες δεσμού που σχηματίζονται μεταξύ δύο γειτονικών δεσμών. Τα κοινά σχήματα απλών μορίων περιλαμβάνουν:

Γραμμικός: Τα γραμμικά μόρια έχουν το σχήμα μιας ευθείας γραμμής. Οι γωνίες δεσμού στο μόριο είναι 180 °. Διοξείδιο του άνθρακα (CO

Γωνιώδης: Γωνιακά, λυγισμένα ή v-μορφοποιημένα μόρια περιέχουν γωνίες δεσμών μικρότερες από 180 °. Ένα καλό παράδειγμα είναι το νερό (H₂Ο).

Τριγωνικό Planar: Τα τριγωνικά επίπεδα μόρια σχηματίζουν ένα σχεδόν τριγωνικό σχήμα σε ένα επίπεδο. Οι γωνίες δέσμευσης είναι 120 °. Ένα παράδειγμα είναι το τριφθοριούχο βόριο (BF₃).

Τετράεδρος: Ένα τετραεδρικό σχήμα είναι ένα τετράπλευρο στερεό σχήμα. Αυτό το σχήμα εμφανίζεται όταν ένα κεντρικό άτομο έχει τέσσερις δεσμούς. Οι γωνίες πρόσδεσης είναι 109,47 °. Ένα παράδειγμα μορίου με τετραεδρικό σχήμα είναι το μεθάνιο (CH₄).

Οκτάεδρος: Ένα οκταεδρικό σχήμα έχει οκτώ όψεις και γωνίες σύνδεσης 90 °. Ένα παράδειγμα ενός οκταεδρικού μορίου είναι εξαφθοριούχο θείο (SF₆).

Τριγωνική πυραμίδα: Αυτό το σχήμα μορίου μοιάζει με μια πυραμίδα με τριγωνική βάση. Ενώ τα γραμμικά και τριγωνικά σχήματα είναι επίπεδα, το τριγωνικό πυραμιδικό σχήμα είναι τρισδιάστατο. Ένα παράδειγμα μορίου είναι η αμμωνία (ΝΗ₃).

Δεν είναι συνήθως πρακτικό να σχηματίζονται τρισδιάστατα μοντέλα μορίων, ιδιαίτερα αν είναι μεγάλα και πολύπλοκα. Τις περισσότερες φορές, η γεωμετρία των μορίων παρουσιάζεται σε δύο διαστάσεις, όπως σε ένα σχέδιο σε ένα φύλλο χαρτιού ή σε ένα περιστρεφόμενο μοντέλο σε μια οθόνη υπολογιστή.

Ορισμένες κοινές παραστάσεις περιλαμβάνουν:

Μοντέλο γραμμής ή ραβδί: Σε αυτόν τον τύπο μοντέλου, μόνο ραβδιά ή γραμμές που αντιπροσωπεύουν χημικοί δεσμοί απεικονίζονται. Τα χρώματα των άκρων των ραβδιών υποδηλώνουν την ταυτότητα του άτομα, αλλά δεν φαίνονται μεμονωμένοι ατομικοί πυρήνες.

Μπάλα και μοντέλο ραβδί: Αυτός είναι ο κοινός τύπος μοντέλου στον οποίο τα άτομα παρουσιάζονται ως μπάλες ή σφαίρες και οι χημικοί δεσμοί είναι μπαστούνια ή γραμμές που συνδέουν τα άτομα. Συχνά, τα άτομα είναι χρωματισμένα για να δείξουν την ταυτότητά τους.

Σχέδιο πυκνότητας ηλεκτρονίων: Εδώ, ούτε τα άτομα ούτε οι δεσμοί υποδεικνύονται άμεσα. Το γράφημα είναι ένας χάρτης της πιθανότητας εξεύρεσης ενός ηλεκτρόνιο. Αυτός ο τύπος αναπαράστασης περιγράφει το σχήμα ενός μορίου.

ΚΙΝΟΥΜΕΝΟ ΣΧΕΔΙΟ: Οι γελοιογραφίες χρησιμοποιούνται για μεγάλα, σύνθετα μόρια που μπορεί να έχουν πολλαπλές υπομονάδες, όπως οι πρωτεΐνες. Αυτά τα σχέδια δείχνουν τη θέση των ελίκων άλφα, των φύλλων βήτα και των βρόχων. Δεν επισημαίνονται μεμονωμένα άτομα και χημικοί δεσμοί. Ο σκελετός του μορίου απεικονίζεται ως ταινία.

Δύο μόρια μπορεί να έχουν τον ίδιο χημικό τύπο, αλλά να εμφανίζουν διαφορετικές γεωμετρίες. Αυτά τα μόρια είναι ισομερών. Τα ισομερή μπορούν να μοιράζονται κοινές ιδιότητες, αλλά είναι κοινό για τους να έχουν διαφορετικά σημεία τήξης και βρασμού, διαφορετικές βιολογικές δραστηριότητες, ακόμη και διαφορετικά χρώματα ή οσμές.

Το τρισδιάστατο σχήμα ενός μορίου μπορεί να προβλεφθεί με βάση τους τύπους των χημικών δεσμών που σχηματίζει με τα γειτονικά άτομα. Οι προβλέψεις βασίζονται σε μεγάλο βαθμό ηλεκτροαρνητικότητα διαφορές μεταξύ των ατόμων και των ατόμων τους καταστάσεις οξείδωσης.

Η εμπειρική επαλήθευση των προβλέψεων προέρχεται από τη διάθλαση και τη φασματοσκοπία. Η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ, η διάθλαση ηλεκτρονίων και η περίθλαση νετρονίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εκτιμηθεί η πυκνότητα ηλεκτρονίων εντός ενός μορίου και οι αποστάσεις μεταξύ των ατομικών πυρήνων. Η φασματοσκοπία Raman, IR και μικροκυμάτων προσφέρει δεδομένα σχετικά με τη δόνηση και την περιστροφική απορρόφηση των χημικών δεσμών.

Η μοριακή γεωμετρία ενός μορίου μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τη φάση της ύλης, επειδή αυτό επηρεάζει τη σχέση μεταξύ των ατόμων στα μόρια και τη σχέση τους με άλλα μόρια. Παρομοίως, η μοριακή γεωμετρία ενός μορίου σε διάλυμα μπορεί να είναι διαφορετική από το σχήμα του ως αέριο ή στερεό. Ιδανικά, η μοριακή γεωμετρία εκτιμάται όταν ένα μόριο είναι σε χαμηλή θερμοκρασία.

• Χρέμο, Αλέξανδρος. Ντάγκλας, Τζάκ Φ. (2015). "Πότε ένα διακλαδισμένο πολυμερές γίνεται σωματίδιο;". J. Chem. Phys. 143: 111104. doi:10.1063/1.4931483
• Cotton, F. Αλβερτος; Wilkinson, Geoffrey. Murillo, Carlos Α.; Bochmann, Manfred (1999). Σύνθετη Ανόργανη Χημεία (6η έκδ.). Νέα Υόρκη: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5.
• McMurry, John E. (1992). Οργανική χημεία (3η έκδοση). Μπέλμοντ: Wadsworth. ISBN 0-534-16218-5.