המבנה המרחבי של מולקולות של חומרים אורגניים ואי-אורגניים

המבנה המרחבי של המולקולות של אורגניים חומרים אורגניים היא בעלת חשיבות רבה בתיאור הכימי שלהם ומאפיינים פיזיים. אם ניקח בחשבון את העניין כמו סט bukovok ומספרים על נייר זה לא תמיד אפשרי להגיע למסקנות הנכונות. כדי לתאר תופעות רבות, במיוחד אלה הקשורים בכימיה אורגנית, יש צורך לדעת את המבנה המולקולרי stereometric.

מהי גיאומטריה

גיאומטריה - הוא קטע של כימיה זה מסביר את המאפיינים של המולקולות של החומר מבחינת המבנה שלה. וגם ייצוג המרחבים של המולקולות ממלאות תפקיד חשוב כאן, כי זה המפתח לפתרון תופעות ביו-אורגני רבות.

גיאומטריה היא קבוצה של כללים בסיסיים, אשר יכול להיות כמעט כל מולקולה נוכחית בצורה בתפזורת. החיסרון של הנוסחה ברוטו, נכתב בגיליון קונבנציונאלי של נייר, היא חוסר היכולת שלה כדי לחשוף את הרשימה המלאה של תכונות החומר במבחן.

דוגמה יכול לקרות חומצה פומרית, השייכת למעמד של dibasic. זה גרוע מסיס במים, הוא לא רעיל וניתן למצוא בטבע. עם זאת, אם תשנה את הסידור המרחבי של קבוצות COOH, יכול לקבל עניין אחר לגמרי - חומצת maleic. הוא מסיס בקלות במים, ניתן להשיג רק באופן מלאכותי, זה מהווה סיכון לבני אדם בגלל תכונות רעילות.

התיאוריה stereochemical של van't הוף

במאות ה -19 ייצוג M.Butlerova של מבנה שטוח של כל מולקולה לא ידע להסביר רבים של תכונות חומרים, במיוחד אורגניות. זה הוביל לכתיבת הוף Van't לעבוד "כימיה בחלל", בו הוא הוסיף התיאוריה M.Butlerova מחקרו בתחום זה. הוא הציג את הרעיון של המבנה המרחבי של מולקולות, וגם הסביר את החשיבות של התגלית שלו של מדעי הכימיה.

אז הוכח קיומו של שלושה סוגים של חומצה לקטית: בשר, חלב, ותסיסה חומצה לקטית dextrorotatory. על דף נייר לכל החומרים הללו הוא הנוסחה המבנית זהה, אבל המבנה המרחבי של מולקולות מסביר תופעה זו.

התוצאה של התיאוריה stereochemical של van't הוף היתה הוכחה לעובדה אטום פחמן הוא לא שטוח, כמו אג"ח הערכיות שלה ארבעה מומרים לגבהים של ארבעון דמיוני.

המבנה המרחבי של מולקולות אורגניות פירמידליים

בהתבסס על ממצאיהם van't הוף והמחקר שלו, כל שלד הפחמן של החומר האורגני יכול להיות מוצג בצורה של פירמידה משולשת. אז אנחנו יכולים לשקול את אג"ח 4 מקרים אפשריים להיווצרות C-C ולהסביר את המבנה של מולקולות אלה.

המקרה הראשון - כאשר מולקולה הוא אטום פחמן בודד המעניק 4 עקב פרוטונים מימן. המבנה המרחבי של המולקולה מתאן הוא כמעט בדיוק את הקווים של פירמידה משולשת, אולם זווית ערכיות השתנו מעט בשל האינטראקציה של אטומי מימן.

ההיווצרות של קשר כימי C-C יכולה להיות מיוצגת כפי שתי פירמידות אשר מצטרפות איפקס משותף. של בנייה כזו של המולקולה ניתן לראות כי tetrahedrons אלה ניתן לסובב סביב מיקום הציר ושינוי שלה בחופשיות. אם ניקח בחשבון מערכת זו כדוגמא מולקולות אתאן, פחמן בשלד הם באמת מסוגל לסובב. עם זאת, שתי הפרשות ספציפיות של יתרון העדיף אנרגטית כי מימן היטל ניומן אינם חופפים.

המבנה המרחבי של ההתגלמות השלישית מולקולת אתילן מדגים היווצרות של אג"ח ג-C, כאשר יש שני ארבעון משותף מאוגד, דהיינו מצטלבים שני שיאים סמוכים. מתברר כי בשל תנועה כזאת של מולקולות stereometric עמדה אטומי פחמן ביחס לציר שלה קשה, משום זה דורש שבירה אחד הקישורים. אבל זה הופך להיות אפשרי כדי ליצור CIS ו טרנס איזומרים של חומרים כמו שני רדיקלים חופשיים על כל פחמן עשויות להיות ממוקמים משני specularly או לרוחב.

CIS ו מולקולות טרנס מסביר את קיומם של חומצה פומרית וחומצה maleic. בין אטומי הפחמן במולקולות האלה נוצרת שני אגחים, וכל אחד מהם יש אחד אטום מימן וקבוצת COOH.

במקרה האחרון, המאפיין את המבנה המולקולרי המרחבי רשאי להיות מיוצג על ידי שתי פירמידות שיש פרצוף משותף חבריו יחד על ידי שלושה קודקודים. דוגמה לכך היא מולקולה של אצטילן.

ראשית, מולקולות כאלה לא cis- או-איזומרים טרנס. שנית, אטומי הפחמן אינם מסוגלים לסובב סביב צירו. ושלישי, כל האטומים רדיקלים ממוקמים על ציר אחד ואת זווית האג"ח היא 180 מעלות.

כמובן, יכולים להיות מיושמים במקרים המתוארים לחומרים אשר שלד מכיל יותר משני אטומי מימן. העיקרון של בניית stereometric של מולקולות כאלה נשמר.

המבנה המרחבי של מולקולות inorganics

ההיווצרות של קשרים קוולנטיים ב תרכובות אנאורגניות ידי מנגנון דומה לזה של חומרים אורגניים. עבור היווצרות הקשר דורש זוגות אלקטרון בודד של שני האטומים המהווים את ענן האלקטרונים הכולל.

החפיפה של האורביטלים ההיווצרות של קשר קוולנטי מתרחשת על קו אחד של גרעין האטום. אם אטום יוצר שניים או יותר של תקשורת, המרחק ביניהם מאופיין זווית האג"ח.

אם ניקח בחשבון מולקולת מים, אשר נוצרה על ידי אטום חמצן אחד ושני אטומי מימן, זווית הערכיות רצויה תגיע 90 מעלות. עם זאת, מחקרים ניסיוניים הראו כי ערך זה הוא 104.5 מעלות. המבנה המרחבי של המולקולות השונות באופן תיאורטי חזה כי הכוחות של אינטראקציה בין אטומי המימן. הם דוחים זה את זה, ובכך מגדילים את therebetween זווית אג"ח.

Sp-כלאה

הכלאה - תיאוריה של היווצרות של אותו אורביטלים היברידיים של המולקולה. תופעה זו מתרחשת בגלל זוגות אלקטרונים המרכזיים האטומים הבודדים ברמות אנרגיה שונות.

לדוגמה, לשקול את היווצרות קשרים קוולנטיים BeCl2 מולקולה. זוגות אלקטרון בודדים בריליום הם על רמות הים ו- p, אשר בתאוריה אמור לגרום להיווצרות של פינה מחוספסת של המולקולה. עם זאת, בפועל הם ליניארי, ואת זווית האג"ח היא 180 מעלות.

Sp-ההכלאה משמשת ההיווצרות של שני קשרים קוולנטיים. עם זאת, ישנם סוגים אחרים של היווצרות של אורביטלים היברידיים.

SP2-כלאה

סוג של הכלאה זו אחראית על המבנה המרחבי של מולקולות עם שלושה קשרים קוולנטיים. דוגמה לכך היא מולקולת BCl3. יש אטום בריום מרכזי שלושה זוגות אלקטרוני unshared: שני על p-רמה ואחד בבית s-הרמה.

שלושה קשרים קוולנטיים ליצירת מולקולה הנמצאת על אותו המישור, וזווית האג"ח שלה היא 120 מעלות.

SP3-כלאה

התגלמות נוספת של ההיווצרות של אורביטלים היברידיים כאשר האטום המרכזי יש זוגות אלקטרוני unshared 4: 3 על-פ רמה ועבור s-1 רמה. דוגמה לחומרים כאלה - מתאן. המבנה המרחבי של המולקולה מתאן הוא tetraerd, שבו זווית הקשר היא 109.5 מעלות. שינוי זווית זה מאופיין מגיבים אטומי מימן אחד עם השני.