Არაორგანული და ორგანული ნივთიერებების მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურა

არაორგანული და ორგანული ნივთიერებების მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურა ძალიან მნიშვნელოვანია მათი ქიმიური და ფიზიკური თვისებების აღსაწერად. თუ ნივთიერება განიხილავს წერილებს და ნომრებს ქაღალდზე, ყოველთვის ვერ მიდიხარ უფლება დასკვნებზე. ბევრი ფენომენის აღსაწერად, განსაკუთრებით კი ორგანულ ქიმიასთან ასოცირდება, აუცილებელია მოლეკულის სტერეომეტრიული სტრუქტურის გაცნობიერება.

რა არის სტერეომეტრია?

Stereometry არის ფილიალი ქიმიის რომ განმარტავს თვისებები მოლეკულების ნივთიერება საფუძველზე მისი სტრუქტურა. უფრო მეტიც, მოლეკულების სივრცითი წარმომადგენლობა აქ დიდ როლს ასრულებს ეს არის გასაღები მრავალი ბიოორგანული ფენომენის უგულებელყოფისთვის.

Stereometry არის კომპლექტი ძირითადი წესები, რომლითაც თითქმის ნებისმიერი მოლეკულა შეიძლება წარმოდგენილია ნაყარი. ჩვეულებრივი ნაშრომზე დაწერილი უხეში ფორმულის მინუსი არის მისი უუნარობა გამჟღავნებული ნივთიერების თვისებების სრული ჩამონათვალი.

მაგალითად არის ფუმაური მჟავა, რომელიც მიეკუთვნება დიაბაზის მჟავების კლასს. ეს წყალში ცუდად ხსნაა, არა შხამიანი და ბუნებაში. თუმცა, თუ თქვენ შეცვლით COOH ჯგუფების სივრცითი მოწყობა, შეგიძლიათ მიიღოთ სრულიად განსხვავებული ნივთიერება - მალამო მჟავა. წყლის წყალში ძალიან ხსნადი, ხელოვნურად მიღება შესაძლებელია მხოლოდ ადამიანისთვის საშიში თვისებების გამო.

ვანტ ჰოფის სტერეოქიმიური თეორია

მე -19 საუკუნეში მ. ბატლაროვის იდეები ნებისმიერი მოლეკულის ბინის სტრუქტურაზე ვერ ახსნა ნივთიერებების, განსაკუთრებით ორგანული ნივთიერებების მრავალ თვისებას. ვანტ-გოფის ნამუშევარი "სივრცეში ქიმიის" წერაში იმპულსი იყო, რომლითაც მან ამ ბაკალავრიატის კვლევის საფუძველზე მიიღო მ. ბატლაროვის თეორია. მან გააცნო მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურის კონცეფცია და ასევე განმარტა ქიმიური მეცნიერების მისი აღმოჩენა.

ასე რომ დადასტურდა არსებობის სამი სახის lactic მჟავა: ხორცის რძე, dextrorotatory და lactic მჟავა ფერმენტაცია. თითოეული ამ ნივთიერების ფურცელზე, სტრუქტურული ფორმულა იგივე იქნება, მაგრამ მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურა ამ ფენომენს განმარტავს.

ვანტ ჰოფის სტერეოქიმიური თეორიის შედეგი იყო იმის მტკიცება, რომ ნახშირბადის ატომი არ არის ბინა, რადგან მისი ოთხი ვალენტური ობლიგაციები წარმოიდგენენ წარმოსახვითი ტეტრაჰედრონის ნიშნებს.

ორგანული მოლეკულების პირამიდის სივრცული სტრუქტურა

Van't Hoff- ის და მისი გამოძიების შედეგების საფუძველზე, თითოეული ნახშირბადის ორგანული ნივთიერებების ჩონჩხი შეიძლება წარმოადგენდეს ტეტრაჰედრონს. ამიტომ ჩვენ შეგვიძლია განიხილოთ CC Bonds- ის ფორმირების 4 შესაძლო შემთხვევა და განვმარტოთ ასეთი მოლეკულების სტრუქტურა.

პირველი შემთხვევაა, როდესაც მოლეკულა ერთი ნახშირბადის ატომია, რომელიც წყალბადის პროტონებთან ოთხ ობლიგაციას ქმნის. მეთანის მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურა თითქმის მთლიანად აღადგენს ტეტრაჰედრონის კონტურებს, თუმცა წყალბადის ატომების ურთიერთქმედების გამო, ვალენტურის კუთხე ოდნავ შეიცვალა.

ერთი ქიმიური ბმის ფორმირება C-C შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ორი პირამიდის სახით, რომლებიც ერთმანეთთან საერთო ვეტერინართან დაკავშირებულია. ამ მოლეკულის მშენებლობის შედეგად შეიძლება დაინახოს, რომ ეს ტეტრაჰრერას შეუძლია თავისი ღერძის გარშემო როტაცია და თავისუფლად შეცვალოს მათი პოზიცია. თუ ამ სისტემას ეთანური მოლეკულის მაგალითზე ვთვლით, კარბონის ჩარჩოში მართლაც შეუძლია როტაცია. თუმცა, ორი დამახასიათებელი პოზიციისგან, უპირატესობა ენიჭება ენერგიულად ხელსაყრელს, როდესაც წყალბადის პროექტში არ არის გადახურვა.

ეთილენის მოლეკულის სივრცული სტრუქტურა წარმოადგენს CC ობლიგაციების ფორმირების მესამე ვარიანტის მაგალითს, როდესაც ორი ტეტრაჰერას აქვს ერთი საერთო სახე, ანუ განლაგდება ორ მიმდებარე vertices. ცხადი ხდება, რომ მოლეკულის ამ სტერეომეტრიული მდგომარეობის გამო, მისი ღერძის მიმართ ნახშირბადის ატომების გადაადგილება რთულია, რადგან მოითხოვს ერთ-ერთ კავშირს. მაგრამ ეს შესაძლებელი ხდება ნივთიერებების Cis- და ტრანს-იზომერების ჩამოყალიბებაზე ორი ნახშირბადისგან თავისუფალი ორი რადიკალი შეიძლება იყოს სარკეში ან ჯვარედინიში.

მოლეკულის სიზუსტე და ტრანსპოზიცია ახსენებს ფუმარი და მალამო მჟავების არსებობას. ამ მოლეკულაში ნახშირბადის ატომებს შორის ორი ობლიგაციები ჩამოყალიბდა და თითოეული მათგანი ერთი წყალბადის ატომი და COOH ჯგუფია.

ეს უკანასკნელი შემთხვევა, რომელიც ახასიათებს მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურის მახასიათებლებს, შეიძლება წარმოადგენდეს ორ პირამიდს, რომელსაც აქვს ერთი საერთო სახე და უკავშირდება სამი ველს. მაგალითად არის აცეტილენური მოლეკულა.

პირველ რიგში, ასეთი მოლეკულების არ აქვს cis- ან ტრანს- isomers. მეორეც, ნახშირბადის ატომები ვერ ღეჭავს მათი ღერძის გარშემო. მესამეც, ყველა ატომი და მათი რადიკალები განლაგებულია ერთ ღერძზე და ვალენტული კუთხე 180 გრადუსია.

რა თქმა უნდა, აღწერილი შემთხვევები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნივთიერებებზე, რომელთა ჩონჩხი შეიცავს ორზე მეტი წყალბადის ატომს. ამ მოლეკულების სტერეომეტრიული მშენებლობის პრინციპი დაცულია.

არაორგანული ნივთიერებების მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურა

არაორგანული ნაერთების კოეფიციენტის ობლიგაციების ფორმირება მსგავსია ორგანული ნივთიერებების მექანიზმში. ობლიგაციების ფორმირება აუცილებელია ორი ატომში ელექტრონულ წყვილთა გადანაწილება, რომლებიც ქმნიან საერთო ელექტრონული ღრუბელს.

კოეფიციენტის ბლანდის ფორმირების დროს ორბიტაზე გადაფარვა ხდება ატომური ბირთვების ერთი ხაზის გასწვრივ. თუ ატომი ქმნის ორ ან მეტ ტერმინს, მაშინ მათ შორის მანძილი დამახასიათებელია სიდიდის კუთხით.

თუ გავითვალისწინებთ წყლის მოლეკულს, რომელიც იქმნება ერთი ჟანგბადის ატომისა და ორი წყალბადის ატომების მიერ, ვალენტურის კუთხე უნდა იყოს 90 გრადუსი. თუმცა, ექსპერიმენტულმა კვლევებმა დაადასტურა, რომ ეს მაჩვენებელი 104.5 გრადუსია. მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურა განსხვავდება თეორიულად, რადგან წყალბადის ატომებს შორის ურთიერთქმედების ძალების არსებობის გამო. ისინი ერთმანეთს მოგერიდებათ და ამით მათ შორის ძალზედ გაზრდის კუთხე.

Sp ჰიბრიდიზაცია

ჰიბრიდიზაცია მოლეკულის იდენტური ჰიბრიდული ორბიტალების ფორმირების თეორიაა. ეს ფენომენი იწვევს სხვადასხვა ენერგეტიკულ დონეებზე ცენტრალურ ატომში შეუცვლელ ელექტრულ წყვილებს.

მაგალითად, განიხილეთ BeCl2- ის მოლეკულის კოვალენტური ობლიგაციების ფორმირება. ბერილიუმის, unshared electron წყვილი არიან s და p დონეზე, რომელიც თეორიულად უნდა გამოიწვიოს ფორმირების არათანაბარი კუთხის მოლეკულა. თუმცა, პრაქტიკაში ისინი ხაზოვანია და valence კუთხე 180 გრადუსია.

Sp- ჰიბრიდიზაცია გამოიყენება ორი კოვალენტური ობლიგაციების ფორმირებაში. თუმცა, არსებობს ჰიბრიდული ორბიტების სხვა ფორმირება.

Sp2 ჰიბრიდიზაცია

ამ ტიპის ჰიბრიდიზაცია პასუხისმგებელია მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურის სამი კოვალენტური ობლიგაციით. მაგალითია BCl3 მოლეკულა. ცენტრალური ბარიუმის ატომს აქვს სამი უცვლელი ელექტრული წყვილი: ორი p- დონეზე და ერთი დონის დონეზე.

სამი კოვალენტური ობლიგაციები ქმნის მოლეკულს, რომელიც მდებარეობს ერთ თვითმფრინავში და მისი სიგრძე 120 გრადუსია.

Sp3 ჰიბრიდიზაცია

ჰიბრიდული ორბიტალების ფორმირების კიდევ ერთი ვარიანტია, როდესაც ცენტრალური ატომს 4 შეუცვლელი ელექტრული წყვილი აქვს: 3 პ-დონეზე და 1-ს დონეზე. ასეთი ნივთიერების მაგალითია მეთანი. მეტენის მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურა არის tetraerd 109,0 გრადუსის სიგრძეზე. კუთხის ცვლილება ხასიათდება წყალბადის ატომების ურთიერთქმედებით ერთმანეთთან.