Молекулярная геометрия или молекулярная структура – это трехмерное расположение атомов внутри молекулы. Важно уметь предсказать и понять молекулярную структуру молекулы, потому что многие свойства вещества определяются его геометрией. Примеры этих свойств включают полярность, магнетизм, фазу, цвет и химическую активность. Геометрия молекул также может использоваться для прогнозирования биологической активности, создания лекарств или расшифровки функции молекулы.
Оболочка валентности, пары связывания и модель VSEPR
Трехмерная структура молекулы определяется ее валентными электронами, а не ядром или другими электронами в атомах. Внешние электроны атома – это его валентные электроны. Валентные электроны – это электроны, которые чаще всего участвуют в образовании связей и создании молекул.
Пары электронов разделяются между атомами в молекуле и удерживают атомы все вместе. Эти пары называются «связывающими парами».
Один из способов предсказать, как электроны внутри атомов будут отталкиваться друг от друга, – это применить VSEPR (электрон валентной оболочки). -пара отталкивания) модель. VSEPR можно использовать для определения общей геометрии молекулы.
Прогнозирование молекулярной геометрии
Вот диаграмма, которая описывает обычную геометрию для молекул на основе их поведения связывания. Чтобы использовать этот ключ, сначала нарисуйте структуру Льюиса для молекулы. Подсчитайте, сколько электронных пар присутствует, включая пары связей и неподеленные пары. Относитесь к двойным и тройным связям как к одноэлектронным парам. A используется для обозначения центрального атома. B обозначает атомы, окружающие A. E обозначает количество неподеленных электронных пар. Углы связи предсказываются в следующем порядке:
неподеленная пара против отталкивания неподеленной пары> неподеленная пара против отталкивания связывающей пары> связывающая пара против отталкивания связывающей пары
Пример молекулярной геометрии
В молекуле с линейной молекулярной геометрией вокруг центрального атома есть две пары электронов, 2 пары связывающих электронов и 0 одинокие пары. Идеальный угол соединения составляет 180 °.
| Геометрия | Тип | Количество электронных пар | Идеальный угол связи | Примеры |
| линейный | AB2 | 2 | 180 ° | BeCl 2 |
| тригонально-планарный | AB 3 | 3 | 120 ° | BF 3 |
| четырехгранник | AB 4 | 4 | 109. 5 ° | CH 4 |
| тригонально-бипирамидальный | AB 5 | 5 | 90 °, 120 ° | PCl 5 |
| восьмигранный | AB 6 | 6 | 90 ° | SF 6 |
| изогнутый | AB 2 E | 3 | 120 ° (119 ° ) | SO 2 |
| тригонально-пирамидальный | AB 3 E | 4 | 109,5 ° (107,5 °) | NH 3 |
| изогнутый | AB 2 E 2 | 4 | 109,5 ° (104,5 °) | H 2 O |
| качели | AB 4 E | 5 | 180 °, 120 ° (173,1 °, 101,6 °) | SF 4 |
| Т-образная | AB 3 E 2 | 5 | 90 °, 180 ° (87,5 °, | ClF 3 |
| linear | AB 2 E 3 тд > | 5 | 180 ° | XeF 2 |
| квадратно-пирамидальный | AB 5 E | 6 | 90 ° (84,8 °) | BrF 5 |
| квадратный плоский | AB 4 E 2 | 6 | 90 ° | XeF4 |
Изомеры в молекулярной геометрии
Молекулы с одинаковой химической формулой могут иметь атомы по-разному. Молекулы называются изомерами. Изомеры могут иметь очень разные свойства друг от друга. Существуют разные типы изомеров:
- Конституционные или структурные изомеры имеют одинаковые формулы, но атомы не связаны друг с другом одинаково вода.
- Стереоизомеры имеют те же формулы, с атомами, связанными в одном порядке, но группы атомов вращаются вокруг связи по-разному, что приводит к хиральности или хиральности. Стереоизомеры поляризуют свет по-разному. В биохимии они, как правило, проявляют разную биологическую активность.
Экспериментальное определение молекулярной геометрии
Вы можете использовать Структуры Льюиса для предсказания молекулярной геометрии, но лучше всего проверить эти предсказания экспериментально. Для визуализации молекул и изучения их колебательного и вращательного поглощения можно использовать несколько аналитических методов. Примеры включают рентгеновскую кристаллографию, нейтронную дифракцию, инфракрасную (ИК) спектроскопию, рамановскую спектроскопию, электронную дифракцию и микроволновую спектроскопию. Лучше всего определять структуру при низкой температуре, потому что повышение температуры дает молекулам больше энергии, что может привести к изменениям конформации. Молекулярная геометрия вещества может быть разной в зависимости от того, является ли образец твердым, жидким, газообразным или частью раствора..
Ключевые выводы молекулярной геометрии
- Молекулярная геометрия описывает трехмерное расположение атомов в молекуле.
- Данные, которые могут быть получены из геометрии молекулы, включают относительное положение каждого атома, длины связей, валентные углы и торсионные углы.
- Прогнозирование геометрии молекулы делает можно предсказать его реакционную способность, цвет, фазу вещества, полярность, биологическую активность и магнетизм.
- Молекулярную геометрию можно предсказать с помощью VSEPR и структур Льюиса и проверить с помощью спектроскопии и дифракции.
Ссылки
- Коттон, Ф. Альберт; Уилкинсон, Джеффри; Мурильо, Карлос А .; Бохманн, Манфред (1999), Advanced Inorganic Chemistry (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5.
- Макмерри, Джон Э. (1992), Органическая химия (3-е изд.), Belmont: Wadsworth, ISBN 0-534-16218-5.
- Miessler GL и Тарр Д.А. Неорганическая химия (2-е изд., Прентис-Холл, 1999), стр. 57-58.
-
Химические определения: что такое стерическое число? -
Определение электронного домена и теория VSEPR
-
Валентная оболочка Электрон Теория парного отталкивания
-
Как нарисовать структуру Льюиса (исключение правила октета)
-
Определение молекулярной геометрии в Химия
-
Определение одиночной пары в химии
-
Как нарисовать структуру Льюиса
-
Структуры Льюиса или Электронно-точечные структуры
-
Определение и примеры полярной связи
-
Исключения из Правило октета
-
Определение VSEPR
-
Пример проблемы структуры Льюиса
-
Определение и пример структуры Льюиса
-
Химические термины, которые вы должны знать
-
А в Z Chemistry Dictionary
-
Научитесь химии сегодня
