Struktur spatial molekul bahan organik dan bukan organik

Struktur ruang molekul organik dan bahan organik adalah amat penting dalam keterangan kimia dan sifat fizikal mereka. Jika kita menganggap perkara itu sebagai set bukovok dan nombor di atas kertas tidak selalu mungkin untuk datang ke kesimpulan yang betul. Untuk menerangkan banyak fenomena, terutama yang berkaitan dengan kimia organik, ia adalah perlu untuk mengetahui struktur molekul stereometric.

Apa yang Geometry

Geometry - satu bahagian kimia yang menerangkan sifat-sifat molekul bahan dari segi strukturnya. Dan perwakilan ruang molekul memainkan peranan yang penting di sini, kerana ia adalah kunci untuk menyelesaikan banyak fenomena bio-organik.

Geometri adalah satu set peraturan asas, yang boleh menjadi hampir mana-mana molekul hadir dalam bentuk pukal. Kelemahan formula kasar, yang ditulis dalam lembaran konvensional kertas, adalah ketidakupayaan untuk mendedahkan senarai lengkap ciri-ciri bahan ujian itu.

Contoh boleh berlaku asid fumaric, yang tergolong dalam kelas dibasic. Ia adalah kurang larut dalam air, tidak beracun dan boleh didapati dalam alam semula jadi. Walau bagaimanapun, jika anda menukar susunan ruang kumpulan COOH, boleh mendapatkan perkara yang sama sekali berbeza - asid maleik. Ia adalah mudah larut dalam air, hanya boleh diperolehi secara buatan, ia menimbulkan risiko kepada manusia kerana sifat-sifat toksik.

teori stereokimia daripada van't Hoff

Dalam abad ke-19 M.Butlerova perwakilan struktur yang rata mana-mana molekul tidak dapat menjelaskan banyak sifat-sifat bahan, terutama organik. Ini membawa kepada penulisan Van't Hoff bekerja "Kimia dalam ruang", di mana beliau menambah teori M.Butlerova kajian beliau dalam bidang ini. Beliau memperkenalkan konsep struktur spatial molekul, dan juga menjelaskan kepentingan penemuan beliau mengenai sains kimia.

Jadi ia telah membuktikan kewujudan tiga jenis asid laktik: daging, tenusu, dan dextrorotatory penapaian asid laktik. Pada sehelai kertas untuk setiap satu daripada bahan-bahan ini adalah formula struktur adalah sama, tetapi struktur ruang molekul menjelaskan fenomena ini.

Akibat teori stereokimia daripada van't Hoff adalah bukti hakikat bahawa atom karbon tidak rata, sebagai empat ikatan valens yang ditukar kepada ketinggian yang tetrahedron khayalan.

struktur spatial piramid molekul organik

Berdasarkan penemuan mereka van't Hoff dan kajian beliau, setiap rangka karbon bahan organik boleh dikemukakan dalam bentuk tetrahedron. Oleh itu, kita boleh mempertimbangkan 4 kes mungkin pembentukan bon C-C dan menerangkan struktur molekul ini.

Kes pertama - apabila molekul ialah atom karbon tunggal yang mampu 4 kerana proton hidrogen. Struktur spatial molekul metana adalah hampir tepat garis tetrahedron, bagaimanapun sudut valens sedikit berubah kerana interaksi atom hidrogen.

Pembentukan satu ikatan kimia C-C boleh diwakili sebagai dua piramid yang disertai oleh puncak yang sama. Mereka itu, pembinaan molekul ia boleh dilihat bahawa tetrahedrons ini boleh diputar sekitar kedudukan paksi dan perubahan yang bebas. Jika kita menganggap sistem ini sebagai satu contoh molekul etana, karbon dalam rangka benar-benar boleh berputar. Walau bagaimanapun, dua peruntukan tertentu daripada pilihan bertenaga berfaedah yang hidrogen dalam unjuran Newman yang tidak bertindih.

Struktur spatial molekul etilena penjelmaan ketiga contoh pembentukan ikatan C-C, apabila kedua-dua mempunyai tetrahedron biasa terikat, iaitu bersilang pada dua puncak bersebelahan. Ia menjadi jelas bahawa disebabkan oleh pergerakan seperti molekul stereometric atom karbon kedudukan relatif kepada paksinya adalah sukar, kerana Ia memerlukan melanggar salah satu pautan. Tetapi ia menjadi mungkin untuk membentuk cis dan trans isomer daripada bahan sebagai dua radikal bebas pada setiap karbon mungkin terletak memuat specularly atau melintang.

Cis dan molekul trans menjelaskan kewujudan asid fumaric dan asid maleik. Antara atom karbon dalam molekul ini terbentuk dua bon, dan setiap daripada mereka mempunyai satu atom hidrogen dan kumpulan COOH itu.

Kes kedua, yang menyifatkan struktur molekul spatial boleh diwakili oleh dua piramid yang mempunyai muka biasa dan menyertai bersama-sama dengan tiga mercu. Satu contoh ialah molekul asetilena.

Pertama, molekul itu belum cis- atau trans-isomer. Kedua, atom karbon tidak dapat berputar pada paksinya. Dan ketiga, semua atom dan radikal terletak di satu paksi dan sudut ikatan 180 darjah.

Sudah tentu, kes-kes yang dinyatakan boleh digunakan untuk bahan-bahan yang rangka mengandungi lebih daripada dua atom hidrogen. Prinsip pembinaan stereometric molekul itu dikekalkan.

Struktur ruang bahan bukan organik molekul

Pembentukan ikatan kovalen dalam sebatian bukan organik oleh mekanisme yang sama dengan bahan-bahan organik. Untuk pembentukan bon memerlukan pasangan elektron tunggal daripada dua atom yang membentuk jumlah awan elektron.

Pertindihan orbital dalam pembentukan ikatan kovalen berlaku pada satu baris nukleus atom. Jika atom membentuk dua atau lebih daripada komunikasi, jarak antara mereka mempunyai ciri-ciri sudut bon.

Jika kita menganggap molekul air, yang dibentuk oleh satu atom oksigen dan dua atom hidrogen, sudut valens harus lokasi strategik akan mencapai 90 darjah. Walau bagaimanapun, kajian eksperimen telah menunjukkan bahawa nilai ini adalah 104.5 darjah. Struktur spatial molekul berbeza daripada teorinya meramalkan kerana kuasa-kuasa interaksi antara atom hidrogen. Mereka menolak antara satu sama lain, dan dengan itu meningkatkan therebetween sudut ikatan.

Sp-penghibridan

Penghibridan - teori pembentukan orbital hibrid sama molekul. Fenomena ini berlaku kerana atom pusat pasangan elektron tunggal pada tahap tenaga yang berbeza.

Sebagai contoh, pertimbangkan pembentukan ikatan kovalen BeCl2 molekul. Berilium pasangan elektron tunggal berada di tahap s dan p, yang dalam teori harus menyebabkan pembentukan sudut kasar molekul. Walau bagaimanapun, dalam amalan mereka adalah linear, dan sudut ikatan 180 darjah.

Sp-penghibridan digunakan dalam pembentukan dua ikatan kovalen. Walau bagaimanapun, terdapat lain-lain jenis pembentukan orbital hibrid.

Sp2-penghibridan

Ini jenis penghibridan bertanggungjawab struktur ruang molekul dengan tiga ikatan kovalen. Satu contoh ialah BCl3 molekul. Central barium atom mempunyai tiga pasangan elektron unshared: dua pada p-tahap dan yang lain di s-peringkat.

Tiga ikatan kovalen untuk membentuk molekul yang terletak dalam satah yang sama, dan sudut ikatan adalah 120 darjah.

SP3-penghibridan

Satu lagi penjelmaan pembentukan orbital hibrid apabila atom pusat mempunyai pasangan elektron unshared 4: 3 pada p-tahap dan untuk tahap s-1. Contoh bahan-bahan tersebut - metana. Struktur spatial molekul metana adalah tetraerd, di mana sudut ikatan adalah 109.5 darjah. Menukar sudut ia dicirikan dengan memberi tindak balas atom hidrogen dengan satu sama lain.