Introductie van moleculaire geometrie
Share
Moleculaire geometrie of moleculaire structuur is de driedimensionale rangschikking van atomen in een molecuul. Het is belangrijk om de moleculaire structuur van een molecuul te kunnen voorspellen en begrijpen, omdat veel van de eigenschappen van een stof worden bepaald door de geometrie. Voorbeelden van deze eigenschappen zijn polariteit, magnetisme, fase, kleur en chemische reactiviteit. Moleculaire geometrie kan ook worden gebruikt om biologische activiteit te voorspellen, medicijnen te ontwerpen of de functie van een molecuul te ontcijferen.
De Valence Shell, Bonding Pairs en het VSEPR-model
De driedimensionale structuur van een molecuul wordt bepaald door zijn valentie-elektronen, niet door zijn kern of de andere elektronen in de atomen. De buitenste elektronen van een atoom zijn valentie-elektronen. De valentie-elektronen zijn de elektronen die meestal betrokken zijn bij het vormen van bindingen en het maken van moleculen.
Paren elektronen worden gedeeld tussen atomen in een molecuul en houden de atomen bij elkaar. Deze paren worden "bindingsparen" genoemd.
Een manier om de manier waarop elektronen in atomen elkaar afstoten te voorspellen, is door het VSEPR-model (valentie-schil elektronenpaarafstoting) toe te passen. VSEPR kan worden gebruikt om de algemene geometrie van een molecuul te bepalen.
Moleculaire geometrie voorspellen
Hier is een grafiek die de gebruikelijke geometrie voor moleculen beschrijft op basis van hun bindingsgedrag. Om deze sleutel te gebruiken, tekent u eerst de Lewis-structuur voor een molecuul. Tel hoeveel elektronenparen aanwezig zijn, inclusief zowel bindingsparen als eenzame paren. Behandel zowel dubbele als drievoudige bindingen alsof het afzonderlijke elektronenparen waren. A wordt gebruikt om het centrale atoom voor te stellen. B geeft atomen rondom A aan. E geeft het aantal eenzame elektronenparen aan. Bindingshoeken worden voorspeld in de volgende volgorde:
eenzaam paar versus eenzaam paar afstoting> eenzaam paar versus bonding paar afstoting> bonding paar versus bonding paar afstoting
Voorbeeld van moleculaire geometrie
Er zijn twee elektronenparen rond het centrale atoom in een molecuul met lineaire moleculaire geometrie, 2 bindende elektronenparen en 0 alleenstaande paren. De ideale verbindingshoek is 180 °.
| Geometrie | Type | Aantal elektronenparen | Ideale verbindingshoek | Voorbeelden |
| lineair | AB2 | 2 | 180 ° | BeCl2 |
| trigonale vlakke | AB3 | 3 | 120 ° | BF3 |
| tetraedrische | AB4 | 4 | 109,5 ° | CH4 |
| trigonale bipyramidale | AB5 | 5 | 90 °, 120 ° | PCI5 |
| octohedral | AB6 | 6 | 90 ° | SF6 |
| krom | AB2E | 3 | 120 ° (119 °) | ZO2 |
| trigonaal piramidaal | AB3E | 4 | 109,5 ° (107,5 °) | NH3 |
| krom | AB2E2 | 4 | 109,5 ° (104,5 °) | H2O |
| wip | AB4E | 5 | 180 °, 120 ° (173,1 °, 101,6 °) | SF4 |
| T-shape | AB3E2 | 5 | 90 °, 180 ° (87,5 °,<180°) | CLF3 |
| lineair | AB2E3 | 5 | 180 ° | XeF2 |
| vierkant piramidaal | AB5E | 6 | 90 ° (84,8 °) | BrF5 |
| vierkant vlak | AB4E2 | 6 | 90 ° | XeF4 |
Isomeren in moleculaire geometrie
Moleculen met dezelfde chemische formule kunnen verschillende atomen hebben. De moleculen worden isomeren genoemd. Isomeren kunnen zeer verschillende eigenschappen van elkaar hebben. Er zijn verschillende soorten isomeren:
- Constitutionele of structurele isomeren hebben dezelfde formules, maar de atomen zijn niet met elkaar verbonden hetzelfde water.
- Stereoisomeren hebben dezelfde formules, met de atomen in dezelfde volgorde gebonden, maar groepen atomen roteren anders rond een binding om chiraliteit of handigheid op te leveren. Stereoisomeren polariseren licht verschillend van elkaar. In de biochemie vertonen ze de neiging om verschillende biologische activiteit te vertonen.
Experimentele bepaling van moleculaire geometrie
U kunt Lewis-structuren gebruiken om de moleculaire geometrie te voorspellen, maar het is het beste om deze voorspellingen experimenteel te verifiëren. Verschillende analytische methoden kunnen worden gebruikt om moleculen af te beelden en te leren over hun trillings- en rotatie-absorptie. Voorbeelden omvatten röntgenkristallografie, neutronendiffractie, infrarood (IR) spectroscopie, Raman-spectroscopie, elektronendiffractie en microgolfspectroscopie. De beste bepaling van een structuur wordt gedaan bij lage temperatuur omdat het verhogen van de temperatuur de moleculen meer energie geeft, wat kan leiden tot conformatieveranderingen. De moleculaire geometrie van een stof kan verschillen afhankelijk van of het monster een vaste stof, vloeistof, gas of een deel van een oplossing is.
Moleculaire geometrie Belangrijkste afhaalrestaurants
- Moleculaire geometrie beschrijft de driedimensionale rangschikking van atomen in een molecuul.
- Gegevens die kunnen worden verkregen uit de geometrie van een molecuul omvatten de relatieve positie van elk atoom, bindingslengten, bindingshoeken en torsiehoeken.
- Het voorspellen van de geometrie van een molecuul maakt het mogelijk om de reactiviteit, kleur, fase van materie, polariteit, biologische activiteit en magnetisme te voorspellen.
- Moleculaire geometrie kan worden voorspeld met behulp van VSEPR- en Lewis-structuren en geverifieerd met behulp van spectroscopie en diffractie.
Referenties
- Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A .; Bochmann, Manfred (1999), Advanced Inorganic Chemistry (6e ed.), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5.
- McMurry, John E. (1992), Organic Chemistry (3e ed.), Belmont: Wadsworth, ISBN 0-534-16218-5.
- Miessler G.L. en Tarr D.A. Anorganische scheikunde (2e ed., Prentice-Hall 1999), pp. 57-58.
