Definitie van moleculaire geometrie in de chemie

In chemie, moleculaire geometrie beschrijft de driedimensionale vorm van een molecuul en de relatieve positie van de atoomkernen van een molecuul. Inzicht in de moleculaire geometrie van een molecuul is belangrijk omdat de ruimtelijke relatie tussen atoom zijn reactiviteit, kleur, biologische activiteit, toestand van materie, polariteit en andere eigenschappen bepaalt.

Belangrijkste afhaalrestaurants: moleculaire geometrie

• Moleculaire geometrie is de driedimensionale rangschikking van de atomen en chemische bindingen in een molecuul.
• De vorm van een molecuul beïnvloedt zijn chemische en fysische eigenschappen, waaronder zijn kleur, reactiviteit en biologische activiteit.
• De bindingshoeken tussen aangrenzende bindingen kunnen worden gebruikt om de algehele vorm van een molecuul te beschrijven.

Molecuul Vormen

Moleculaire geometrie kan worden beschreven volgens de verbindingshoeken gevormd tussen twee aangrenzende verbindingen. Veel voorkomende vormen van eenvoudige moleculen zijn:

Lineair: Lineaire moleculen hebben de vorm van een rechte lijn. De bindingshoeken in het molecuul zijn 180 °. Koolstofdioxide (CO₂) en stikstofoxide (NO) zijn lineair.

hoekig: Hoekige, gebogen of v-vormige moleculen bevatten bindingshoeken minder dan 180 °. Een goed voorbeeld is water (H₂O).

Trigonale vlakke: Trigonale vlakke moleculen vormen een ruwweg driehoekige vorm in één vlak. De verbindingshoeken zijn 120 °. Een voorbeeld is boortrifluoride (BF₃).

Tetrahedral: Een tetraëdrische vorm is een vierzijdige massieve vorm. Deze vorm treedt op wanneer een centrale atoom vier bindingen heeft. De bindingshoeken zijn 109,47 °. Een voorbeeld van een molecuul met een tetraëdrische vorm is methaan (CH₄).

achtkantig: Een octaëdrische vorm heeft acht gezichten en bindingshoeken van 90 °. Een voorbeeld van een octaëdrische molecule is zwavelhexafluoride (SF₆).

Trigonal piramidaal: Deze molecuulvorm lijkt op een piramide met een driehoekige basis. Hoewel lineaire en trigonale vormen vlak zijn, is de trigonale piramidale vorm driedimensionaal. Een voorbeeldmolecuul is ammoniak (NH₃).

Methoden om moleculaire geometrie weer te geven

Het is meestal niet praktisch om driedimensionale moleculemodellen te vormen, vooral als ze groot en complex zijn. Meestal wordt de geometrie van moleculen weergegeven in twee dimensies, zoals op een tekening op een vel papier of een roterend model op een computerscherm.

Enkele veel voorkomende voorstellingen zijn:

Lijn- of stokmodel: In dit type model worden alleen stokken of lijnen weergegeven die chemische bindingen voorstellen. De kleuren van de uiteinden van de stokjes geven de identiteit van de atomen aan, maar individuele atoomkernen worden niet getoond.

Bal en stokmodel: Dit is een algemeen type model waarin atomen worden weergegeven als ballen of bollen en chemische bindingen zijn stokken of lijnen die de atomen met elkaar verbinden. Vaak zijn de atomen gekleurd om hun identiteit aan te geven.

Elektronen dichtheid plot: Hier worden noch de atomen noch de bindingen direct aangegeven. De plot is een kaart van de kans om een ​​elektron te vinden. Dit type weergave schetst de vorm van een molecuul.

Tekenfilm: Cartoons worden gebruikt voor grote, complexe moleculen die meerdere subeenheden kunnen hebben, zoals eiwitten. Deze tekeningen tonen de locatie van alfahelices, bètabladen en lussen. Individuele atomen en chemische bindingen zijn niet aangegeven. De ruggengraat van het molecuul wordt afgebeeld als een lint.

isomeren

Twee moleculen kunnen dezelfde chemische formule hebben, maar vertonen verschillende geometrieën. Deze moleculen zijn isomeren. Isomeren kunnen gemeenschappelijke eigenschappen delen, maar het is gebruikelijk dat ze verschillende smelt- en kookpunten, verschillende biologische activiteiten en zelfs verschillende kleuren of geuren hebben.

Hoe wordt moleculaire geometrie bepaald?

De driedimensionale vorm van een molecuul kan worden voorspeld op basis van de soorten chemische bindingen die het vormt met aangrenzende atomen. Voorspellingen zijn grotendeels gebaseerd op elektronegativiteitsverschillen tussen atomen en hun oxidatietoestanden.

Empirische verificatie van voorspellingen komt van diffractie en spectroscopie. Röntgenkristallografie, elektronendiffractie en neutronendiffractie kunnen worden gebruikt om de elektronendichtheid in een molecuul en de afstanden tussen atoomkernen te bepalen. Raman, IR en microgolfspectroscopie bieden gegevens over de trillings- en rotatie-absorptie van chemische bindingen.

De moleculaire geometrie van een molecuul kan veranderen afhankelijk van de fase van de materie, omdat dit de relatie tussen atomen in moleculen en hun relatie met andere moleculen beïnvloedt. Evenzo kan de moleculaire geometrie van een molecuul in oplossing verschillen van zijn vorm als een gas of vaste stof. Idealiter wordt de moleculaire geometrie beoordeeld wanneer een molecuul zich op een lage temperatuur bevindt.

bronnen

• Chremos, Alexandros; Douglas, Jack F. (2015). "Wanneer wordt een vertakt polymeer een deeltje?". J. Chem. Phys. 143: 111104. doi: 10.1063 / 1.4931483
• Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A .; Bochmann, Manfred (1999). Geavanceerde anorganische chemie (6e ed.). New York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5.
• McMurry, John E. (1992). Organische chemie (3e editie). Belmont: Wadsworth. ISBN 0-534-16218-5.