Definiția geometriei moleculare în chimie

În chimie, geometrie moleculară descrie forma tridimensională a unei molecule și poziția relativă a nucleelor ​​atomice ale unei molecule. Înțelegerea geometriei moleculare a unei molecule este importantă deoarece relația spațială dintre atom determină reactivitatea sa, culoarea, activitatea biologică, starea materiei, polaritatea și alte proprietăți.

Cheltuieli cheie: geometrie moleculară

• Geometria moleculară este aranjamentul tridimensional al atomilor și legăturilor chimice dintr-o moleculă.
• Forma unei molecule afectează proprietățile sale chimice și fizice, inclusiv culoarea, reactivitatea și activitatea biologică a acesteia.
• Unghiurile de legătură dintre legăturile adiacente pot fi utilizate pentru a descrie forma generală a unei molecule.

Forme de molecule

Geometria moleculară poate fi descrisă în funcție de unghiurile de legătură formate între două legături adiacente. Formele comune ale moleculelor simple includ:

Liniar: Moleculele liniare au forma unei linii drepte. Unghiurile de legătură în moleculă sunt de 180 °. Dioxidul de carbon (CO₂) și oxidul nitric (NO) sunt liniare.

unghiular: Moleculele unghiulare, îndoite sau în formă de v conțin unghiuri de legătură sub 180 °. Un exemplu bun este apa (H₂O).

Planul trigonal: Moleculele plane trigonale formează o formă aproximativ triunghiulară într-un singur plan. Unghiurile de legătură sunt de 120 °. Un exemplu este trifluorura de bor (BF₃).

tetraedral: O formă tetraedrică este o formă solidă cu patru fețe. Această formă apare atunci când un atom de centru are patru legături. Unghiurile de legătură sunt 109.47 °. Un exemplu de moleculă cu formă tetraedrică este metanul (CH)₄).

octaedric: O formă octaedrică are opt fețe și unghiuri de legătură de 90 °. Un exemplu de moleculă octaedrică este hexafluorura de sulf (SF)₆).

Piramidale trigonale: Această formă de moleculă seamănă cu o piramidă cu o bază triunghiulară. În timp ce formele liniare și trigonale sunt plane, forma piramidală trigonală este tridimensională. Un exemplu de moleculă este amoniacul (NH)₃).

Metode de reprezentare a geometriei moleculare

De obicei, nu este practic să formați modele tridimensionale de molecule, în special dacă sunt mari și complexe. De cele mai multe ori, geometria moleculelor este reprezentată în două dimensiuni, ca pe un desen pe o foaie de hârtie sau un model rotativ pe ecranul computerului.

Unele reprezentări comune includ:

Model de linie sau stick: În acest tip de model, sunt descrise doar bastoane sau linii pentru a reprezenta legăturile chimice. Culorile capetelor bastoanelor indică identitatea atomilor, dar nu sunt afișate nuclee atomice individuale.

Model cu bile și stick: Acesta este un tip obișnuit de model în care atomii sunt arătați ca bile sau sfere și legăturile chimice sunt bastoane sau linii care leagă atomii. Adesea, atomii sunt colorați pentru a indica identitatea lor.

Parcela densității electronilor: Aici, nici atomii și nici obligațiunile nu sunt indicate direct. Diagrama este o hartă a probabilității de a găsi un electron. Acest tip de reprezentare prezintă forma unei molecule.

Desen animat: Desenele sunt utilizate pentru molecule mari, complexe, care pot avea mai multe subunități, cum ar fi proteinele. Aceste desene arată locația elicelor alfa, a foilor beta și a buclelor. Atomi individuali și legături chimice nu sunt indicate. Coloana vertebrală a moleculei este descrisă ca o panglică.

izomeri

Două molecule pot avea aceeași formulă chimică, dar prezintă geometrii diferite. Aceste molecule sunt izomeri. Izomerii pot împărtăși proprietăți comune, dar este obișnuit ca aceștia să aibă diferite puncte de topire și fierbere, diferite activități biologice și chiar culori sau mirosuri diferite.

Cum este determinată geometria moleculară?

Forma tridimensională a unei molecule poate fi prevăzută pe baza tipurilor de legături chimice pe care le formează cu atomii vecini. Predicțiile se bazează în mare parte pe diferențele de electronegativitate dintre atomi și stările lor de oxidare.

Verificarea empirică a predicțiilor provine din difracție și spectroscopie. Cristalografia cu raze X, difracția electronilor și difracția de neutroni pot fi utilizate pentru a evalua densitatea electronilor într-o moleculă și distanțele dintre nucleii atomici. Spectroscopia Raman, IR și cu microunde oferă date despre absorbția vibrațională și rotativă a legăturilor chimice.

Geometria moleculară a unei molecule se poate modifica în funcție de faza materiei sale, deoarece aceasta afectează relația dintre atomii din molecule și relația lor cu alte molecule. În mod similar, geometria moleculară a unei molecule în soluție poate fi diferită de forma sa de gaz sau solid. În mod ideal, geometria moleculară este evaluată atunci când o moleculă este la temperatură scăzută.

surse

• Chremos, Alexandros; Douglas, Jack F. (2015). "Când un polimer ramificat devine o particulă?". J. Chem. Phys. 143: 111104. doi: 10.1063 / 1.4931483
• Bumbac, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Chimie anorganică avansată (Ediția a 6-a). New York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5.
• McMurry, John E. (1992). Chimie organica (Ediția a 3-a). Belmont: Wadsworth. ISBN 0-534-16218-5.