Molekylär geometri definition i kemi

Inom kemi, molekylär geometri beskriver den tredimensionella formen på a molekyl och den relativa positionen för atomkärnor av en molekyl. Att förstå en molekyls molekylgeometri är viktigt eftersom det rumsliga förhållandet mellan atom bestämmer dess reaktivitet, färg, biologisk aktivitet, tillståndet i materien, polaritet och annat egenskaper.

Key Takeaways: Molecular Geometry

Molekylär geometri kan beskrivas i enlighet med bindningsvinklarna som bildas mellan två intilliggande bindningar. Vanliga former av enkla molekyler inkluderar:

Linjär: Linjära molekyler har formen av en rak linje. Bindningsvinklarna i molekylen är 180 °. Koldioxid (CO₂och kväveoxid (NO) är linjära.

Vinkel: Vinkelformiga, böjda eller v-formade molekyler innehåller bindningsvinklar mindre än 180 °. Ett bra exempel är vatten (H₂O).

Trigonal planar: Trigonala plana molekyler bildar en grov triangulär form i ett plan. Bindningsvinklarna är 120 °. Ett exempel är bortrifluorid (BF₃).

tetraedrisk: En tetraedrisk form är en fyrfasad fast form. Denna form uppstår när en centrala atomer har fyra bindningar. Bindningsvinklarna är 109,47 °. Ett exempel på en molekyl med en tetraedrisk form är metan (CH₄).

octahedral: En oktaedrisk form har åtta ansikten och bindningsvinklar på 90 °. Ett exempel på en oktaedrisk molekyl är svavelhexafluorid (SF₆).

Trigonal pyramidal: Denna molekylform liknar en pyramid med en triangulär bas. Medan linjära och trigonala former är plana är den trigonala pyramidformen tredimensionell. Ett exempel på molekyl är ammoniak (NH₃).

Det är vanligtvis inte praktiskt att bilda tredimensionella modeller av molekyler, särskilt om de är stora och komplexa. Oftast representeras molekylers geometri i två dimensioner, som på en ritning på ett pappersark eller en roterande modell på en datorskärm.

Några vanliga representationer inkluderar:

Linje- eller stickmodell: I denna typ av modell är det bara pinnar eller linjer som ska representeras kemiska bindningar visas. Färgerna på pinnarnas ändar indikerar identiteten på atomer, men enskilda atomkärnor visas inte.

Boll- och pinne-modell: Detta är en vanlig typ av modell där atomer visas som kulor eller sfärer och kemiska bindningar är pinnar eller linjer som förbinder atomerna. Ofta färgas atomerna för att indikera deras identitet.

Elektrondensitetsplott: Här anges varken atomerna eller bindningarna direkt. Plottet är en karta över sannolikheten att hitta en elektron. Denna typ av representation beskriver formen på en molekyl.

Tecknad serie: Tecknad film används för stora, komplexa molekyler som kan ha flera underenheter, som proteiner. Dessa ritningar visar platsen för alfahelixar, betablad och slingor. Enskilda atomer och kemiska bindningar anges inte. Molekylens ryggrad avbildas som ett band.

Två molekyler kan ha samma kemiska formel, men visar olika geometrier. Dessa molekyler är isomerer. Isomerer kan ha gemensamma egenskaper, men det är vanligt att de har olika smält- och kokpunkter, olika biologiska aktiviteter och till och med olika färger eller lukt.

Den tredimensionella formen på en molekyl kan förutsägas baserat på de typer av kemiska bindningar den bildar med angränsande atomer. Förutsägelser bygger till stor del på elektronnegativitet skillnader mellan atomer och deras oxidationstillstånd.

Empirisk verifiering av förutsägelser kommer från diffraktion och spektroskopi. Röntgenkristallografi, elektrondiffraktion och neutrondiffraktion kan användas för att bedöma elektrondensiteten i en molekyl och avstånden mellan atomkärnor. Raman, IR och mikrovågsspektroskopi erbjuder data om vibrations- och rotationsabsorberingen av kemiska bindningar.

Molekylens geometri för en molekyl kan förändras beroende på dess materiefas eftersom det påverkar förhållandet mellan atomer i molekyler och deras förhållande till andra molekyler. På liknande sätt kan molekylgeometri för en molekyl i lösning skilja sig från sin form som en gas eller fast substans. Helst utvärderas molekylär geometri när en molekyl har låg temperatur.

• Chremos, Alexandros; Douglas, Jack F. (2015). "När blir en grenad polymer en partikel?". J. Chem. Phys. 143: 111104. doi:10.1063/1.4931483
• Cotton, F. albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Avancerad oorganisk kemi (6: e upplagan). New York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5.
• McMurry, John E. (1992). Organisk kemi (3: e upplagan). Belmont: Wadsworth. ISBN 0-534-16218-5.