الهيكل المكاني للجزيئات المواد العضوية وغير العضوية

الهيكل المكاني للجزيئات العضوية و المواد العضوية هي ذات أهمية كبيرة في وصف الخواص الكيميائية والفيزيائية الخاصة بهم. وإذا نظرنا إلى المسألة على النحو bukovok مجموعة وأرقام على الورق ليس من الممكن دائما أن يأتي إلى الاستنتاجات الصحيحة. لوصف العديد من الظواهر، وخاصة تلك المرتبطة الكيمياء العضوية، فمن الضروري معرفة التركيب الجزيئي stereometric.

ما هي الهندسة

الهندسة - هو قسم الكيمياء يشرح خصائص جزيئات من مادة من حيث هيكلها. والتمثيل المكاني للجزيئات يلعب دورا هاما هنا، ل هو مفتاح حل العديد من الظواهر البيولوجية العضوية.

الهندسة هي مجموعة من القواعد الأساسية، التي يمكن أن تكون جزيء أي تقريبا موجودة في شكل سائب. عيوب صيغة الجسيمة، وكتب في ورقة التقليدية من الورق، هو عدم قدرتها على الكشف عن قائمة كاملة من خصائص مادة الاختبار.

على سبيل المثال يمكن أن يحدث حمض فوماريك، الذي ينتمي إلى فئة من ثنائي القاعدة. ومن ضعيف الذوبان في الماء، ليست سامة ويمكن العثور عليها في الطبيعة. ومع ذلك، إذا قمت بتغيير الترتيب المكاني للمجموعات COOH، ويمكن الحصول مسألة مختلفة تماما - حمض الماليك. وهو قابل للذوبان في الماء بسهولة، ويمكن الحصول عليها إلا بشكل مصطنع، فإنه يشكل خطرا على البشر بسبب الخواص السامة.

نظرية الفراغية من فانت هوف

في القرن ال19 M.Butlerova تمثيل بنية شقة أي جزيء لا يمكن أن يفسر الكثير من خصائص المواد، وخاصة العضوية. وأدى ذلك إلى كتابة هذا فانت هوف العمل "الكيمياء في الفضاء"، الذي أضاف أن نظرية M.Butlerova أبحاثه في هذا المجال. وقدم مفهوم الهيكل المكاني للجزيئات، وأوضح أيضا على أهمية اكتشافه العلوم الكيميائية.

حتى ثبت وجود ثلاثة أنواع من حامض اللبنيك: اللحوم، ومنتجات الألبان، وميمن التخمر اللبني. على ورقة من الورق لكل من هذه المواد هي الصيغة الهيكلية هي نفسها، ولكن الهيكل المكاني للجزيئات يشرح هذه الظاهرة.

وكانت النتيجة النظرية الفراغية من فانت هوف دليل على حقيقة أن ذرة الكربون ليست مسطحة، كما يتم تحويل السندات التكافؤ الأربعة إلى مرتفعات لرباعي الاسطح وهمي.

الهيكل المكاني هرمي من الجزيئات العضوية

واستنادا إلى النتائج التي توصلوا إليها فانت هوف وأبحاثه، كل هيكل عظمي الكربون في مادة عضوية يمكن أن تقدم في شكل هرمي. حتى نتمكن من النظر في 4 الممكن تشكيل الحالات السندات C-C وشرح بنية هذه الجزيئات.

الحالة الأولى - عندما الجزيء هو ذرة كربون واحدة الذي يتيح 4 بسبب البروتونات الهيدروجين. الهيكل المكاني للجزيء الميثان هو بالضبط تقريبا الخطوط العريضة لرباعي الوجوه، ولكن زاوية التكافؤ تغير قليلا بسبب تفاعل ذرات الهيدروجين.

تشكيل الكيميائية C-C السندات يمكن أن تكون ممثلة عن اثنين من الاهرامات التي انضمت قبل قمة مشتركة. مثل هذا البناء للجزيء يمكن أن ينظر إليه على أن هذه رباعيات الأسطح يمكن أن تكون استدارة حول موقف محور وتغيير موقفها بحرية. إذا اعتبرنا هذا النظام كمثال على جزيئات الإيثان والكربون في الهيكل العظمي هي في الواقع قادرة على تدوير. ومع ذلك، حكمين محددة من فضل المفيد بقوة أن الهيدروجين في إسقاط نيومان لا تتداخل.

الهيكل المكاني للجزيء الإثيلين تجسيد الثالث يجسد تشكيل السندات C-C، عندما لهما رباعي الاسطح مشترك ملزمة، أي تتقاطع في اثنين من القمم المجاورة. يصبح من الواضح أنه نظرا لهذه الحركة من الجزيئات stereometric ذرات الكربون موقف النسبية لمحورها أمر صعب، لأن فهو يتطلب كسر أحد الروابط. ولكن يصبح من الممكن تشكيل رابطة الدول المستقلة والمتحولة الايزومرات من المواد في قد تكون موجودة اثنين من الجذور الحرة على كل الكربون إما specularly أو بالعرض.

رابطة الدول المستقلة والجزيئات المشبعة يفسر وجود حمض فوماريك وحمض الماليك. بين ذرات الكربون في هذه الجزيئات يتم تشكيل اثنين من السندات، ولكل منهم واحدة ذرة الهيدروجين ومجموعة COOH.

في الحالة الأخيرة، التي تميز التركيب الجزيئي المكاني قد تكون ممثلة من قبل اثنين من الاهرامات التي لديها وجه المشترك وانضمت معا عن طريق القمم الثلاث. مثال على ذلك هو جزيء الاسيتيلين.

أولا، وهذه الجزيئات لا cis- أو أيزومرات العابرة. ثانيا، إن ذرات الكربون ليست قادرة على تدوير حول محورها. وثالثا، وتقع كل من الذرات والمتطرفين على محور واحد وزاوية السندات هو 180 درجة.

بالطبع، يمكن تطبيق الحالات المبينة في المواد التي تحتوي على هيكل عظمي أكثر من ذرتي الهيدروجين. يتم الحفاظ على مبدأ البناء stereometric من هذه الجزيئات.

الهيكل المكاني للجزيئات غير العضوي

تشكيل السندات التساهمية في المركبات غير العضوية من خلال آلية مماثلة لتلك المواد العضوية. لتشكيل السندات يتطلب أزواج الإلكترونات وحيدة من ذرات اثنين والتي تشكل مجموع سحابة الإلكترون.

تداخل المدارات في تشكيل الرابطة التساهمية يحدث على سطر واحد من الأنوية الذرية. إذا تشكل ذرة اثنين أو أكثر من الاتصال، يتميز المسافة بينهما من زاوية السندات.

إذا اعتبرنا جزيء الماء، الذي يتكون من ذرة أكسجين واحدة واثنين من ذرات الهيدروجين، ينبغي للزاوية التكافؤ مثالي ستصل إلى 90 درجة. ومع ذلك، فقد أظهرت الدراسات التجريبية أن هذه القيمة 104.5 درجة. الهيكل المكاني للجزيئات مختلفة من الناحية النظرية توقع بسبب قوى التفاعل بين ذرات الهيدروجين. أنها تتنافر، وبالتالي زيادة therebetween زاوية السندات.

س التهجين

التهجين - نظرية تشكيل نفسها المدارات الهجينة للجزيء. تحدث هذه الظاهرة بسبب الذرة المركزية أزواج الإلكترونات وحيدة في مستويات الطاقة المختلفة.

على سبيل المثال، والنظر في تشكيل روابط تساهمية BeCl2 الجزيء. البريليوم أزواج الإلكترونات وحيدة هي على مستويات ق و ف، والتي من الناحية النظرية يجب أن يؤدي تشكيل الزاوية الخام للجزيء. ومع ذلك، من الناحية العملية فهي الخطية، وزاوية السندات هو 180 درجة.

يستخدم س التهجين في تكوين اثنين من روابط تساهمية. ومع ذلك، هناك أنواع أخرى من تشكيل المدارات الهجينة.

SP2 التهجين

هذا النوع من التهجين هو المسؤول عن الهيكل المكاني للجزيئات مع ثلاث روابط تساهمية. مثال على ذلك هو BCl3 الجزيء. ذرة الباريوم المركزية ثلاثة أزواج الإلكترونات غير مشترك: اثنان على مستوى ع واحد على مستوى الصورة.

ثلاث روابط تساهمية لتشكيل جزيء الذي يقع في نفس الطائرة، وزاوية السندات هو 120 درجة.

SP3 التهجين

تجسيد آخر لتشكيل المدارات الهجينة عندما الذرة المركزية لها غير مشترك أزواج الإلكترونات 4: 3 على مستوى ع وللمستوى S-1. مثال على هذه المواد - الميثان. الهيكل المكاني للجزيء الميثان tetraerd، حيث زاوية السندات هي 109.5 درجة. تغيير زاوية يتميز عن طريق تفاعل ذرات الهيدروجين مع بعضها البعض.