Muundo wa anga wa molekuli za dutu isokaboni na ogani ni wa umuhimu mkubwa katika kuelezea sifa zao za kemikali na kimwili. Ikiwa tunazingatia dutu kama seti ya herufi na nambari kwenye karatasi, si rahisi kila wakati kufikia hitimisho sahihi. Ili kuelezea matukio mengi, hasa yanayohusiana na kemia ya kikaboni, ni muhimu kujua muundo wa sterometri ya molekuli.
sterometry ni nini
Stereometry ni tawi la kemia ambalo hufafanua sifa za molekuli za dutu kulingana na muundo wake. Aidha, uwakilishi wa anga wa molekuli una jukumu muhimu hapa, tangu ni ufunguo wa matukio mengi ya kibiolojia.
Stereometry ni seti ya sheria za msingi ambazo kwazo karibu molekuli yoyote inaweza kuwakilishwa katika umbo la ujazo. Ubaya wa fomula ya jumla iliyoandikwa kwenye karatasi ya kawaida ni kutokuwa na uwezo wake wa kufichua orodha kamili ya sifa za dutu inayochunguzwa.
Mfano unaweza kuwa asidi ya fumaric, ambayo ni ya darasa la dibasic. Ni mumunyifu vibaya katika maji,sumu na inaweza kupatikana katika asili. Hata hivyo, ukibadilisha mpangilio wa anga wa makundi ya COOH, unaweza kupata dutu tofauti kabisa - asidi ya kiume. Huyeyuka kwa wingi ndani ya maji, inaweza kupatikana tu kwa njia ya bandia, na ni hatari kwa binadamu kutokana na sifa zake za sumu.
Nadharia potofu ya Vant Hoff
Katika karne ya 19, mawazo ya M. Butlerov kuhusu muundo bapa wa molekuli yoyote hayakuweza kueleza sifa nyingi za dutu, hasa viumbe hai. Huu ulikuwa msukumo kwa van't Hoff kuandika kazi "Kemia katika Nafasi", ambapo aliongeza nadharia ya M. Butlerov na utafiti wake katika eneo hili. Alianzisha dhana ya muundo wa anga wa molekuli, na pia alielezea umuhimu wa uvumbuzi wake kwa sayansi ya kemikali.
Kwa hivyo, kuwepo kwa aina tatu za asidi ya lactic kulithibitishwa: nyama-lactic, dextrorotatory na asidi ya lactic iliyochacha. Katika kipande cha karatasi kwa kila dutu hii, fomula ya kimuundo itakuwa sawa, lakini muundo wa anga wa molekuli unaelezea jambo hili.
Matokeo ya nadharia ya stereokemia ya Van't Hoff yalikuwa uthibitisho wa ukweli kwamba atomi ya kaboni si bapa, kwa sababu vifungo vyake vinne vya valence vinatazamana na vipeo vya tetrahedron ya kuwaziwa.
Muundo wa anga wa piramidi wa molekuli za kikaboni
Kulingana na matokeo ya van't Hoff na utafiti wake, kila kaboni kwenye kiunzi cha viumbe hai inaweza kuwakilishwa kama tetrahedron. Ndivyo sisitunaweza kuzingatia visa 4 vinavyowezekana vya uundaji wa vifungo vya C-C na kueleza muundo wa molekuli kama hizo.
Kisa cha kwanza ni wakati molekuli ni atomi moja ya kaboni ambayo huunda vifungo 4 na protoni za hidrojeni. Muundo wa anga wa molekuli za methane karibu kurudia muhtasari wa tetrahedron, hata hivyo, pembe ya bondi inabadilishwa kidogo kutokana na mwingiliano wa atomi za hidrojeni.
Uundaji wa bondi moja ya kemikali ya C-C inaweza kuwakilishwa kama piramidi mbili, ambazo zimeunganishwa na kipeo cha kawaida. Kutokana na ujenzi huo wa molekuli, inaweza kuonekana kwamba tetrahedra hizi zinaweza kuzunguka karibu na mhimili wao na kubadilisha nafasi kwa uhuru. Ikiwa tutazingatia mfumo huu kwa kutumia mfano wa molekuli ya ethane, kaboni kwenye mifupa inaweza kweli kuzunguka. Hata hivyo, kati ya nafasi hizo mbili bainifu, upendeleo hutolewa kwa ile inayofaa kwa uchangamfu, wakati haidrojeni katika makadirio ya Newman haziingiliani.
Muundo wa anga wa molekuli ya ethilini ni mfano wa lahaja ya tatu ya uundaji wa vifungo vya C-C, wakati tetrahedra mbili zina uso mmoja wa kawaida, i.e. vuka katika wima mbili zilizo karibu. Inakuwa wazi kuwa kwa sababu ya msimamo wa sterometri ya molekuli, harakati ya atomi za kaboni kuhusiana na mhimili wake ni ngumu, kwa sababu. inahitaji kuvunja moja ya viungo. Kwa upande mwingine, malezi ya cis- na trans-isomers ya dutu inakuwa inawezekana, tangu itikadi kali mbili za bure kutoka kwa kila kaboni zinaweza kuakisiwa au kupishana.
Cis- na ubadilishaji wa molekuli huelezea kuwepo kwa fumaric na maleicasidi. Vifungo viwili huundwa kati ya atomi za kaboni katika molekuli hizi, na kila moja yao ina atomi moja ya hidrojeni na kundi la COOH.
Kesi ya mwisho, ambayo ni sifa ya muundo wa anga wa molekuli, inaweza kuwakilishwa na piramidi mbili ambazo zina uso mmoja na zimeunganishwa kwa wima tatu. Mfano ni molekuli ya asetilini.
Kwanza, molekuli kama hizi hazina cis au isoma trans. Pili, atomi za kaboni haziwezi kuzunguka mhimili wao. Na tatu, atomi zote na itikadi kali ziko kwenye mhimili mmoja, na pembe ya bond ni digrii 180.
Bila shaka, visa vilivyoelezewa vinaweza kutumika kwa vitu ambavyo mifupa yake ina zaidi ya atomi mbili za hidrojeni. Kanuni ya ujenzi wa sterometri ya molekuli kama hizo huhifadhiwa.
Muundo wa anga wa molekuli za dutu isokaboni
Uundaji wa vifungo shirikishi katika misombo isokaboni ni sawa katika utaratibu na ule wa dutu za kikaboni. Ili kuunda dhamana, ni muhimu kuwa na jozi za elektroni ambazo hazijashirikiwa katika atomi mbili, ambazo huunda wingu la elektroni la kawaida.
Kupishana kwa obiti wakati wa uundaji wa dhamana shirikishi hutokea kwenye mstari mmoja wa viini vya atomiki. Ikiwa atomi itaunda vifungo viwili au zaidi, basi umbali kati yao unaonyeshwa na thamani ya pembe ya bond.
Tukizingatia molekuli ya maji, ambayo huundwa na atomi moja ya oksijeni na atomi mbili za hidrojeni, pembe ya dhamana inapaswa kuwa digrii 90. Hata hivyotafiti za majaribio zimeonyesha kuwa thamani hii ni digrii 104.5. Muundo wa anga wa molekuli hutofautiana na ule uliotabiriwa kinadharia kwa sababu ya uwepo wa nguvu za mwingiliano kati ya atomi za hidrojeni. Wanafukuzana, na hivyo kuongeza pembe ya dhamana kati yao.
Mseto-mseto
Mseto ni nadharia ya uundaji wa obiti mseto zinazofanana za molekuli. Jambo hili hutokea kutokana na kuwepo kwa jozi za elektroni ambazo hazijashirikiwa katika viwango tofauti vya nishati katika atomi kuu.
Kwa mfano, zingatia uundaji wa dhamana shirikishi katika molekuli ya BeCl2. Berili ina jozi za elektroni ambazo hazijashirikiwa katika viwango vya s na p, ambayo kwa nadharia inapaswa kusababisha uundaji wa molekuli ya kona isiyo sawa. Hata hivyo, kiutendaji ni mstari na pembe ya bondi ni digrii 180.
Mseto wa Sp-hybridization hutumika katika uundaji wa dhamana mbili za ushirikiano. Hata hivyo, kuna aina nyingine za uundaji wa obiti mseto.
Mseto wa Sp2
Aina hii ya mseto inawajibika kwa muundo wa anga wa molekuli zilizo na dhamana tatu shirikishi. Mfano ni molekuli ya BCl3. Atomu ya bariamu ya kati ina jozi tatu za elektroni ambazo hazijashirikiwa: mbili kwenye kiwango cha p na moja kwenye kiwango cha s.
Bondi tatu shirikishi huunda molekuli ambayo iko katika ndege moja, na angle ya dhamana yake ni digrii 120.
Mseto wa Sp3
Chaguo lingine la uundaji wa obiti mseto, wakati atomi ya kati ina jozi 4 za elektroni ambazo hazijashirikiwa: 3 katika kiwango cha p na 1 katika kiwango cha s. Mfano wa dutu kama hiyo ni methane. Muundo wa anga wa molekuli za methane ni tetraerd, angle ya valence ambayo ni digrii 109.5. Mabadiliko katika pembe hubainishwa na mwingiliano wa atomi za hidrojeni kati ya nyingine.
