Den rumlige struktur af molekylerne af organiske stoffer og uorganiske

Den rumlige struktur af molekylerne af uorganiske og organiske stoffer er af stor betydning i beskrivelsen af deres kemiske og fysiske egenskaber. Hvis vi betragter sagen som indstillede bukovok og tal på papir er ikke altid muligt at komme til de rigtige konklusioner. At beskrive mange fænomener, specielt i forbindelse med organisk kemi, er det nødvendigt at kende stereometrisk molekylstruktur.

Hvad er geometri

Geometri - er et snit af kemi, der forklarer egenskaberne af molekylerne i stoffet i form af dens struktur. Og den rumlige repræsentation af molekylerne spiller en vigtig rolle her, fordi Det er nøglen til at løse mange bio-økologiske fænomener.

Geometri er et sæt grundlæggende regler, som kan være næsten enhver molekyle til stede i løs form. En ulempe ved grov formel, som er skrevet i en konventionel ark papir, er dens manglende evne til at afsløre den komplette liste af egenskaber af teststoffet.

Et eksempel kan ske fumarsyre, der tilhører klassen af dibasiske. Det er tungtopløseligt i vand, er ikke giftig og kan findes i naturen. Men hvis man ændrer det rumlige arrangement af de COOH-grupper, kan få en helt anden sag - maleinsyre. Det er letopløseligt i vand, kan kun opnås kunstigt, det udgør en risiko for mennesker på grund af toksiske egenskaber.

Stereokemiske teori om van't Hoff

I det 19. århundrede M.Butlerova repræsentation af en flad struktur af ethvert molekyle ikke kunne forklare mange af de egenskaber af stoffer, navnlig organiske. Dette førte til skrivning af Van't Hoff arbejde "Kemi i rummet", hvor han tilføjede teorien M.Butlerova sin forskning på dette område. Han indførte begrebet rumlige struktur af molekyler, og forklarede også betydningen af sin opdagelse af de kemiske videnskaber.

Så det blev bevist, at tre typer af mælkesyre: kød, mejeriprodukter, og højredrejende mælkesyrefermentering. På et ark papir for hvert af disse stoffer er strukturformlen er den samme, men den rumlige struktur af molekyler forklarer dette fænomen.

Konsekvensen af stereokemiske teori om van't Hoff var et bevis på, at det carbonatom ikke er flad, som dens fire valensbindinger omdannes til højder af en imaginær tetraeder.

Pyramideformet rumlig struktur af organiske molekyler

Baseret på deres resultater van't Hoff og hans forskning, kan hver carbonskelet af det organiske stof blive præsenteret i form af tetraeder. Så vi kan overveje de 4 mulige tilfælde formation C-C bindinger og forklare strukturen af disse molekyler.

Det første tilfælde - når molekylet er et enkelt carbonatom, som giver 4 grundet hydrogenprotoner. Den rumlige struktur af methan molekylet er næsten nøjagtig omridset af en tetraeder, men valens vinkel ændret en smule på grund af interaktionen af hydrogenatomer.

Dannelsen af en kemisk C-C-binding kan repræsenteres som to pyramider som samles ved en fælles toppunkt. En sådan konstruktion af molekylet kan det ses, at disse tetraedre kan drejes omkring sin akse og ændre position frit. Hvis vi betragter dette system som et eksempel på ethan molekyler, kulstof i skelettet er virkelig i stand til at rotere. Dog to specifikke bestemmelser i foretrukne energisk fordelagtigt, at hydrogenet i Newman projektion ikke overlapper.

Den rumlige struktur af molekylet ethylen tredje udførelsesform eksemplificerer dannelse af C-C-bindinger, når de to har en fælles tetraeder bundet, dvs. skærer ved to tilstødende toppe. Det bliver klart, at på grund sådan bevægelse af molekylerne stereometrisk position carbonatomer i forhold til sin akse er vanskelig, fordi Det kræver at bryde et af linkene. Men det bliver muligt at danne cis- og trans-isomerer af stofferne som to frie radikaler på hvert carbon kan være placeret enten spejlende eller på tværs.

Cis- og trans-molekyler forklarer tilstedeværelsen af fumarsyre og maleinsyre. Mellem carbonatomerne i disse molekyler er dannet to bindinger, og hver af dem har et hydrogenatom og COOH-gruppen.

Sidstnævnte tilfælde som karakteriserer den rumlige molekylstruktur kan repræsenteres af to pyramider, der har en fælles side og sammenføjet ved tre hjørner. Et eksempel er molekylet af acetylen.

For det første har sådanne molekyler ikke cis- eller trans-isomerer. For det andet carbonatomerne ikke er i stand til at rotere omkring sin akse. Og for det tredje alle de atomer og grupper er placeret på en akse og bindingen vinkel er 180 grader.

Naturligvis kan de beskrevne tilfælde anvendes på stoffer, som skelet indeholder mere end to hydrogenatomer. Princippet om stereometrisk konstruktion af sådanne molekyler opretholdes.

Den rumlige struktur af uorganiske molekyler

Dannelsen af covalente bindinger i uorganiske forbindelser ved en mekanisme svarende til den for organiske stoffer. For bindingsdannelse kræver en enlige elektronpar af de to atomer, der danner den samlede elektronsky.

Overlapningen af orbitaler i dannelsen af en kovalent binding sker på en linje af atomkernerne. Hvis atom danner to eller flere af kommunikationen, er afstanden mellem dem er kendetegnet ved bindingen vinkel.

Hvis vi betragter vandmolekyle, som er dannet af et oxygenatom og to hydrogenatomer, bør valensen vinkel ideelt ville nå 90 grader. Imidlertid har eksperimentelle undersøgelser vist, at denne værdi er 104,5 grader. Den rumlige struktur af molekylerne er forskellige fra den teoretisk forudsagte grund af kræfterne for interaktion mellem hydrogenatomer. De frastøder hinanden, hvilket øger bindingen vinkel derimellem.

Sp-hybridisering

Hybridisering - en teori om dannelsen af de samme hybridorbitaler af molekylet. Dette fænomen opstår på grund af det centrale atom enlige elektronpar på forskellige energiniveauer.

Betragt for eksempel dannelsen af kovalente bindinger BeCl2 molekyle. Beryllium enlige elektronpar er på s- og p-niveauer, som i teorien skulle bevirke dannelse af et groft hjørne af molekylet. Men i praksis er de lineære, og bindingen vinkel er 180 grader.

Sp-hybridisering anvendes i dannelsen af to kovalente bindinger. Men der er andre former for dannelse af hybridorbitaler.

Sp2-hybridisering

Denne type hybridisering er ansvarlig for den rumlige struktur af molekyler med tre kovalente bindinger. Et eksempel er BCI3 molekyle. Central barium atom har tre udelte elektronpar: to på p-niveau og en på s-niveau.

Tre kovalente bindinger til dannelse af et molekyle, som er beliggende i det samme plan, og dens binding vinkel er 120 grader.

Sp3-hybridisering

En anden udførelsesform af dannelsen af hybridorbitaler når det centrale atom har udelte elektronpar 4: 3 på en p-niveau og for s-1 niveau. Et eksempel på sådanne stoffer - methan. Den rumlige struktur af methan molekylet er tetraerd, hvor bindingen vinklen er 109,5 grader. Ændre vinklen det er kendetegnet ved omsætning af hydrogenatomer med hinanden.