Spatial na istraktura ng mga molecule ng tulagay at organic na mga sangkap

Ang spatial na istraktura ng mga molecule ng tulagay at organikong sangkap ay napakahalaga sa paglalarawan ng kanilang kemikal at pisikal na katangian. Kung isaalang-alang mo ang sangkap bilang isang hanay ng mga titik at numero sa papel, hindi ka laging makapunta sa tamang konklusyon. Upang ilarawan ang maraming mga phenomena, lalo na ang mga kaugnay sa organic kimika, ito ay kinakailangan upang malaman ang stereometric istraktura ng mga molecule.

Ano ang stereometry

Stereometry ay isang sangay ng kimika na nagpapaliwanag ng mga katangian ng mga molecule ng isang sangkap batay sa istraktura nito. Bukod dito, ang spatial na representasyon ng mga molekula ay may malaking papel dito, dahil Ito ang susi sa pag-unravel sa maraming mga bioorganic phenomena.

Ang Stereometry ay isang hanay ng mga pangunahing patakaran kung saan ang halos anumang molekula ay maaaring katawanin nang maramihan. Ang kawalan ng gross formula, na nakasulat sa isang regular na piraso ng papel, ay ang kawalan ng kakayahan na ibunyag ang isang kumpletong listahan ng mga katangian ng sustansya sa ilalim ng pag-aaral.

Ang isang halimbawa ay fumaric acid, na nabibilang sa klase ng dibasic acids. Ito ay hindi gaanong nalulusaw sa tubig, hindi lason at maaaring matagpuan sa likas na katangian. Gayunpaman, kung binago mo ang spatial na pag-aayos ng mga grupo ng COOH, maaari kang makakuha ng isang ganap na naiibang substansiya - maleic acid. Ito ay lubhang natutunaw sa tubig, maaari lamang makuha ng artipisyal, ay kumakatawan sa isang panganib sa mga tao dahil sa mga nakakalason na katangian.

Ang Stereochemical Teorya ng Van't Hoff

Noong ika-19 na siglo, ang mga ideya ni M. Butlerov sa flat structure ng anumang molekula ay hindi maipaliwanag ang maraming mga katangian ng mga sangkap, lalo na ang mga organikong sangkap. Nagsilbi ito bilang pangangatwiran para sa pagsusulat ng trabaho ni Vant-Goff na "Chemistry in Space", kung saan siya ay nagtaguyod ng teorya ni M. Butlerov sa kanyang pananaliksik sa larangang ito. Ipinakilala niya ang konsepto ng spatial na istraktura ng mga molecule, at ipinaliwanag din ang kahalagahan ng kanyang pagkatuklas para sa science science.

Kaya napatunayan na ang pagkakaroon ng tatlong uri ng lactic acid: karne-gatas, dextrorotatory at lactic acid fermentation. Sa isang piraso ng papel para sa bawat isa sa mga sangkap na ito, ang istruktura na pormula ay magkapareho, ngunit ang spatial na istraktura ng mga molecule ay nagpapaliwanag ng hindi pangkaraniwang bagay na ito.

Ang kinahinatnan ng stereochemical theory ng Van't Hoff ay ang katibayan ng ang katunayan na ang carbon atom ay hindi flat, dahil Ang apat na bond ng valence ay nakaharap sa mga vertex ng isang haka-haka na tetrahedron.

Ang pyramidal spatial na istraktura ng organic molecules

Batay sa kanilang mga natuklasan ng Van't Hoff at ang kanyang mga pagsisiyasat, ang bawat carbon sa balangkas ng organikong bagay ay maaaring kinakatawan bilang isang tetrahedron. Kaya maaari naming isaalang-alang ang 4 posibleng mga kaso ng pagbubuo ng mga bono ng CC at ipaliwanag ang istruktura ng naturang mga molecule.

Ang unang kaso ay kapag ang isang molekula ay isang solong atom ng carbon na bumubuo ng apat na mga bono na may mga hydrogen proton. Ang spatial na istraktura ng mga methane molecule ay halos ganap na nauulit ang mga balangkas ng tetrahedron, ngunit ang anggulo ng valence ay bahagyang nabago dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga atomo ng hydrogen.

Ang pagbuo ng isang kemikal na bono na C-C ay maaaring katawanin sa anyo ng dalawang pyramids, na konektado sa pamamagitan ng isang karaniwang kaitaasan. Mula sa pagtatayo ng Molekyul ito ay makikita na ang mga tetrahedra na ito ay maaaring i-rotate ang tungkol sa kanilang axis at malayang baguhin ang kanilang posisyon. Kung isaalang-alang natin ang sistemang ito bilang isang halimbawa ng isang molekula ng ethane, ang carbon sa balangkas ay talagang maaaring iikot. Gayunpaman, mula sa dalawang katangian na katangian, ang kagustuhan ay ibinibigay sa isang masigasig na pabor, kapag ang hydrogen sa projection ng Newman ay hindi magkakapatong.

Ang spatial na istraktura ng molecular ethylene ay nagsisilbing isang halimbawa ng ikatlong variant ng pagbubuo ng mga bono ng CC, kapag ang dalawang tetrahedra ay may isang karaniwang mukha, ibig sabihin. Maglakad kasama ang dalawang katabing punto. Ito ay nagiging malinaw na dahil sa ito stereometric posisyon ng Molekyul, ang paggalaw ng carbon atoms na may kaugnayan sa kanyang axis ay mahirap, dahil Nangangailangan ng paglabag sa isa sa mga link. Ngunit posible na bumuo ng mga cis- at trans-isomer ng mga sangkap, dahil Dalawang libreng radicals mula sa bawat carbon ay maaaring matatagpuan alinman sa isang mirror o crosswise.

Ang cis at transposisyon ng Molekyul ay nagpapaliwanag ng pagkakaroon ng fumaric at maleic acids. Sa pagitan ng mga carbon atom sa mga molecule na ito ay bumubuo ng dalawang mga bono, at para sa bawat isa sa kanila ay may isang atom ng hydrogen at isang COOH group.

Ang huli kaso, na characterizes ang spatial na istraktura ng molecules, ay maaaring kinakatawan ng dalawang pyramids, na may isang karaniwang mukha at konektado sa pamamagitan ng tatlong vertices. Ang isang halimbawa ay ang molecule ng acetylene.

Una, ang mga naturang mga molecule ay walang mga cis- o trans-isomer. Pangalawa, ang mga atomo ng carbon ay hindi maaaring iikot sa paligid ng kanilang axis. At pangatlo, ang lahat ng atoms at ang kanilang mga radical ay matatagpuan sa isang axis, at ang anggulo ng valence ay 180 degrees.

Siyempre, ang mga kaso na inilarawan ay maaaring ilapat sa mga sangkap na ang balangkas ay naglalaman ng higit sa dalawang atom ng hidroheno. Ang prinsipyo ng stereometriko konstruksiyon ng naturang mga molecule ay napanatili.

Spatial na istraktura ng mga molecule ng tulagay na mga sangkap

Ang pagbuo ng mga covalent bond sa mga inorganic compound ay katulad sa mekanismo sa mga organikong sangkap. Upang bumuo ng isang bono, kinakailangan na magkaroon ng mga hindi naka-share na mga pares ng elektron sa dalawang mga atomo, na bumubuo ng karaniwang electronic cloud.

Ang magkasanib na orbital sa panahon ng pagbuo ng isang covalent bond ay nangyayari sa isang linya ng atomic nuclei. Kung ang isang atom ay bumubuo ng dalawa o higit pang mga bono, ang distansya sa pagitan ng mga ito ay nailalarawan sa laki ng anggulo ng valence.

Kung isaalang - alang namin ang isang molekula ng tubig na nabuo ng isang atom ng oksiheno at dalawang atomo ng hydrogen, ang anggulo ng valence ay dapat na perpekto 90 grado. Gayunman, ang mga eksperimentong pag-aaral ay nagpapatunay na ang halaga na ito ay 104.5 degrees. Ang spatial na istraktura ng mga molecule ay naiiba mula sa theoretically hinulaang dahil sa pagkakaroon ng mga pwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga atomo ng hydrogen. Sila ay nagtataboy sa bawat isa, sa gayon ang pagtaas ng anggulo ng valence sa pagitan nila.

Sp hybridization

Ang hybridization ay ang teorya ng pagbuo ng magkatulad na orbital na hybrid ng isang molekula. Ang kababalaghan na ito ay nangyayari dahil sa pagkakaroon ng mga hindi naka-attach na mga pares ng elektron sa gitnang atom sa iba't ibang antas ng enerhiya.

Halimbawa, isaalang-alang ang pagbuo ng covalent bonds ng isang molecule ng BeCl2. Sa Beryllium, ang mga pares ng elektron na hindi naibabahagi ay nasa antas ng s at p, na sa teorya ay dapat maging sanhi ng pagbubuo ng isang hindi pantay na angular molecule. Gayunpaman, sa pagsasanay ay ang mga ito ay linear, at ang anggulo ng valence ay 180 degrees.

Ang sp-hybridization ay ginagamit sa pagbubuo ng dalawang covalent bonds. Gayunpaman, mayroong iba pang mga uri ng pagbuo ng hybrid orbital.

Sp2 hybridization

Ang uri ng hybridization ay responsable para sa spatial na istraktura ng mga molecule na may tatlong covalent bonds. Ang isang halimbawa ay ang molecule BCl3. Ang gitnang barium atom ay may tatlong hindi naka-embed na mga pares ng elektron: dalawa sa p-level at isa sa s-level.

Tatlong covalent bonds ang bumubuo ng isang molekula na matatagpuan sa isang eroplano, at ang anggulo ng valence nito ay 120 degrees.

S3 hybridization

Ang isa pang pagpipilian para sa pagbuo ng mga hybrid orbital, kapag ang gitnang atom ay may 4 na hindi naka-share na mga pares ng elektron: 3 sa antas ng p at 1 sa s-level. Ang isang halimbawa ng isang sangkap ay mitein. Ang spatial na istraktura ng mga methane molecule ay isang tetraerd na may isang anggulo ng valence na 109.5 degrees. Ang pagbabago sa anggulo ay nailalarawan sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga atomo ng hydrogen sa bawat isa.