მოლეკულური გეომეტრია: განმარტება და მაგალითები

სამგანზომილებიანი ფორმა რომელშიც მოთავსებულია ატომები, რომლებიც ქმნიან მოლეკულას, ცნობილია სახელით მოლეკულური გეომეტრია ან მოლეკულური სტრუქტურა.

შესაძლებელია ამ მოლეკულების გეომეტრიის გამოყვანა თეორიული მოდელისგან: ელექტრონული წყვილების მოგერიების მოდელი ვალენტურ გარსში (RPECV). ეს მოდელი განსაკუთრებით სასარგებლოა მცირე ატომებისაგან მოლეკულების გეომეტრიის წარმოსადგენად და კოვალენტური კავშირებით ერთმანეთთან დაკავშირებული (ელექტრონების გაზიარება).

ამ გაკვეთილზე მასწავლებლისგან ჩვენ აღმოვაჩენთ მოლეკულური გეომეტრიის განმარტება და მაგალითები ასე რომ, ამ გზით თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ რა შედგება RPECV მოდელი, როგორ შეიძლება მოლეკულების გეომეტრიის გამოტანა ამ მეთოდით და რამდენიმე მაგალითით.

ინდექსი

1. მოლეკულური გეომეტრიის განმარტება
2. მოლეკულური გეომეტრიის მაგალითები
3. იცოდეთ მოლეკულის ლუისის სტრუქტურა
4. ვალენტური გარსის ელექტრონული წყვილის მოგერიების მოდელი (RPECV)

მოლეკულური გეომეტრია ან მოლეკულური სტრუქტურაა გზა ატომები იპოვა მოლეკულა მოწყობილია სივრცეში.

ეს სამგანზომილებიანი სტრუქტურა (მოლეკულური გეომეტრია) მოდის განისაზღვრება ძალთა სერიით რომლებიც ატომებს აწყობენ სპეციფიკური განლაგებით. ძალებს შორის, რომლებიც განსაზღვრავენ მოლეკულურ გეომეტრიას, ყველაზე მნიშვნელოვანია ბმულები რომ ატომები დადონ ერთმანეთი ქმნიან მოლეკულას.

ძალიან მნიშვნელოვანია მოლეკულების გეომეტრია რადგან ის განსაზღვრავს რა არის მატერიის ფიზიკურ-ქიმიური მახასიათებლები. მაგალითად: H2O მოლეკულებს აქვთ კუთხოვანი გეომეტრია, რომელიც მოცემულია ობლიგაციებისგან, რომლებიც ქმნიან მას. ამ კუთხოვანი გეომეტრიის მიღება წყლის მოლეკულას ელექტრო დიპოლად აქცევს და აქვს განსაკუთრებული თვისებები. გეომეტრიის წყალობით, წყალი თხევადია ოთახის ტემპერატურაზე, მას შეუძლია დაითხოვოს მრავალი ნივთიერება და ა.შ.

ცხადია, მოლეკულების ზომიდან გამომდინარე, მათი გეომეტრია არ შეინიშნება უშუალოდ და ამის გაკეთება უნდა მოხდეს არაპირდაპირი მეთოდებით. გარდა ამისა, აუცილებელია ამ გეომეტრიების წარმოდგენა თეორიული მოდელების საშუალებით.

სწორედ ეს თეორიული მოდელები გვაძლევს საშუალებას დავადგინოთ როგორია მოლეკულის გეომეტრია მისი მოლეკულური ფორმულისგან.

როგორც წინა განყოფილებაში ვნახეთ, ატომებს, რომლებიც ქმნიან მოლეკულას, შეუძლიათ შეიძინონ სხვადასხვა სივრცული მოწყობა (გეომეტრია). ამ სექციაში მოლეკულური გეომეტრიის რამდენიმე მაგალითს ვნახავთ.

ორგანზომილებიანი გეომეტრიები

ზოგიერთ შემთხვევაში, მოლეკულები იძენენ ბრტყელ ან ორგანზომილებიან გეომეტრიებს, ანუ ისინი სტრუქტურები არიან, რომლებსაც მხოლოდ ორი განზომილება აქვთ და ზედაპირს იკავებენ (მათ არ აქვთ მოცულობა).

ხაზოვანი გეომეტრია

ეს არის უმარტივესი გეომეტრია, ეს ეხება მოლეკულებს, რომელთა ატომები გაერთიანებულია და ქმნის სწორ ხაზს. ორი ატომისგან შემდგარი ყველა მოლეკულა სწორხაზოვანია, მაგრამ ეს გეომეტრია ასევე გვხვდება სამი ატომისგან შემდგარ მოლეკულაში.

ხაზოვანი მოლეკულების მაგალითები:
წარმოიქმნება ორი ატომი: ყველა დიატომიური გაზები, როგორიცაა O2, H2.

შედგება სამი ატომისგან: CO2 (ნახშირორჟანგი).

კუთხოვანი გეომეტრია

ისინი სამი ატომისგან შემდგარი მოლეკულებია, რომლებიც გაერთიანებულია კუთხით. ჩამოყალიბებული კუთხის ამპლიტუდა შეიძლება იყოს განსხვავებული, რაც დამოკიდებულია ატომების ტიპზე, რომლებიც ქმნიან მას. კუთხოვანი მოლეკულების მიერ წარმოქმნილი კუთხეების ამპლიტუდებს აქვთ ღირებულებები 90º –დან 120º – მდე.

მაგალითები: H2O, SO2 (გოგირდის დიოქსიდი), SnCl2 (კალის დიქლორიდი)

სამკუთხა გეომეტრია

ისინი ოთხი ატომისგან შემდგარი მოლეკულებია, რომელთა ერთი ატომი მდებარეობს წარმოსახვითი სამკუთხედის ცენტრში, ხოლო დანარჩენი სამი ატომი მდებარეობს ამ სამკუთხედის თითოეულ წვერზე.

მაგალითები: SO3 (გოგირდის ტრიოქსიდი), NO3^- (ნიტრატის იონი)

კვადრატული გეომეტრია

ამ გეომეტრიის მქონე მოლეკულებს აქვთ 5 ატომი. ერთი მოთავსებულია კვადრატის ცენტრში, ხოლო დანარჩენი 4 ფიგურის თითოეულ წვერზე.

მაგალითები: XeF4 (ქსენონის ტრიფტორი)

სამგანზომილებიანი გეომეტრია

მათ აქვთ სამი განზომილება, ანუ აქვთ მოცულობა. 3D მოლეკულების გეომეტრია ძალიან მრავალფეროვანია, აქ მხოლოდ რამდენიმე მაგალითს ვნახავთ.

ტეტრაედრული გეომეტრია

ეს გეომეტრია არის წარმოდგენილი ხუთი მოლეკულის მიერ ხუთი ატომის მიერ წარმოქმნილი მოლეკულების მიერ, მასში მდებარეობს ატომი წარმოსახვითი კუბიკის ცენტრი და დარჩენილი ოთხი ატომი განლაგებულია კუბის წვერებზე (ტეტრაედრონზე).

მაგალითი: CH4 (მეთანი), MnO4^-(პერმანგანატის იონი)

სამკუთხა პირამიდული გეომეტრია

ისინი არიან ოთხი ატომის მქონე მოლეკულები, რომლებიც სამკუთხა ფუძის მქონე პირამიდის ოთხ მწვერვალზეა განლაგებული.

მაგალითი: NH3 (ამიაკი), PH3 (ფოსფინი)

ოთხკუთხა პირამიდული გეომეტრია

ამ შემთხვევაში ატომების რაოდენობა, რომლებიც ქმნიან მოლეკულას, ექვსია და ხუთი მათგანი განლაგებულია პირამიდის წვერები კვადრატული ფუძით, ხოლო მეექვსე იკავებს კვადრატის ცენტრს ბაზა

მაგალითი: ClF5 (ქლორის პენტაფტორი)

სანამ გამოიყენებ RPECV მეთოდი აუცილებელია იცოდეთ რა არის ეს ლუისის სტრუქტურა მოლეკულა და ამისათვის ჯერ უნდა იცოდეთ რა ელექტრონული კონფიგურაციავალენსიის ფენიდან სხვადასხვა ატომებისგან, რომლებიც ქმნიან მოლეკულას.

ამიტომ, სანამ მოლეკულის გეომეტრია დადგინდება, აუცილებელია წინა ნაბიჯების განხორციელება:

• რომ მიიღეთ ელექტრონული კონფიგურაციები სხვადასხვა ატომებისგან, რომლებიც ქმნიან მოლეკულას.
• ბ. განსაზღვრეთ ვალენტური გარსის ელექტრონების რაოდენობა თითოეული ატომიდან. ელექტრონული ვალენტური გარსი არის ელექტრონები, რომელთა საშუალებითაც ატომს შეუძლია შექმნას ობლიგაციები.
• გ. გამოიყვანეთ ლუისის სტრუქტურა იმის გათვალისწინებით, თუ რამდენი ელექტრონი აქვს თითოეულ ატომს ვალენტურ გარსში.

სურათი: სლაიდერი

იმ ლუისის სტრუქტურები თითოეული შეკრული ატომი უნდა აკმაყოფილებდეს ოქტეტების წესი. როდესაც ატომი ასრულებს ოქტეტის წესს, მას გარს აკრავს ოთხი წყვილი ელექტრონი, რომლებიც შეიძლება იყოს ელექტრონები, რომლებიც ბმა (შემაკავშირებელი ელექტრონული წყვილი) ან ელექტრონული წყვილი, რომელიც არ მონაწილეობს ობლიგაციის ფორმირებაში (ელექტრონული წყვილი არ არის სავალდებულო).

როგორც ვნახავთ, მოლეკულის ლუისის სტრუქტურის დადგენისთანავე გამოიტანეთ მისი გეომეტრია ვალენტური გარსის ელექტრონული წყვილების მოგერიების მოდელის გამოყენებით ძალიან მნიშვნელოვანია მარტივი.

ამ წარმოდგენის მოდელის თანახმად, ლიგანდები (X) და არამკავშირებელი ელექტრონული წყვილი (E) განლაგებულია ცენტრალური ატომის (A) გარშემო, ისე, რომ მათ შორის მანძილი მაქსიმალურია. ლიგანდების და არააკავშირებელი ელექტრონული წყვილების ჯამი (X + E) განსაზღვრავს მოლეკულის გეომეტრიის ტიპს.

X + E = 2

ხაზოვანი გეომეტრია

AX2: მოლეკულა, რომელიც წარმოიქმნება ლიგანდის ორი ატომით, რომლებიც ერთვის ცენტრალურ ატომს

მაგალითი: ბერილიუმის ჰიდრიდი (BeH2).

X + E = 3

სამკუთხა სიბრტყის გეომეტრია (ტოლგვერდა სამკუთხედი)

AX3: მოლეკულა შედგება სამი ატომისგან, რომელიც ერთვის ცენტრალურ ატომს

მაგალითები: ზოგიერთი ქლორიდი, როგორიცაა ბორი ან ალუმინი (BCl3, AlCl3)

კუთხოვანი გეომეტრია (120º კუთხე)

AX2E: მოლეკულა ცენტრალური ატომით, რომელიც ერთვის ორ ლიგანს და არაკავშირულ ელექტრონულ წყვილს.

მაგალითები: კალის (II) ქლორიდი (Sn2Cl)

X + E = 4

ტეტრაედრული გეომეტრია

AX4: მოლეკულები ცენტრალური ატომის მქონე ოთხი ლიგანდით, რომლებიც ობლიგაციებშია განლაგებული, რომ ლიგანდები იყოს მათ საპირისპირო დიაგონალების წვერებზე აქვთ კუბი, რომლის ცენტრი თვით ცენტრალური ატომია.

მაგალითები: მოლეკულები, როგორიცაა მეთანი (CH4), სილიციუმის ქლორიდი (SiCl4) ან ნახშირბადის ტეტრაქლორიდი (CCl4) წარმოადგენს ამ გეომეტრიას.

სამკუთხა პირამიდის გეომეტრია

AX3E: მოლეკულები 3 ლიგანდით და 1 მარტოხელა ელექტრონული წყვილით, რომელშიც სამი ლიგანდის ატომია განლაგებული და ქმნის პირამიდის ფუძე სამკუთხა ფუძით, რომელშიც ცენტრალური ატომი არის ხსენებული ზედა წვერში პირამიდა

მაგალითები: ერთ-ერთი მოლეკულა, რომელსაც აქვს ეს გეომეტრია, არის ამიაკი (NH3).

კუთხოვანი გეომეტრია (109º კუთხე)

AX2E2: ორი ლიგანი და ცენტრალური ატომი განლაგებულია და ქმნის 109º კუთხეს

მაგალითები: წყალი (H2O) არის ერთ – ერთი მოლეკულა, რომელსაც აქვს ეს გეომეტრია.

გხაზოვანი ეომეტრია

AX3: ვინაიდან ცენტრალურ ატომზე მხოლოდ ერთი ლიგანია მიმაგრებული, გეომეტრია წრფივია.

მაგალითი: წყალბადის ფტორი ან ჰიდროფლორმჟავა (HF).

X + E = 5

სამკუთხა ბიპირამიდული გეომეტრია

AX5: მოლეკულას აქვს ორი დაპირისპირებული პირამიდის გეომეტრია, სამკუთხა ფუძით ორივესთვის დამახასიათებელი. ცენტრალური ატომი განლაგებულია ცენტრში და ლიგანდები განლაგებულია ვერტიკებზე.

მაგალითი: ფოსფორის პენტაქლორიდი (PCl5)

დისენოიდური გეომეტრია

AX4E: ამ ტიპის გეომეტრიაში, ატომები იძენენ წყობას, რომელიც ჰგავს ხერხის დარტყმის სტრუქტურას.

მაგალითი: ტეტრა გოგირდის ფტორი (SF4).

T გეომეტრია

AX3E2: მოლეკულების მსგავსია ასო T, ლიგანდები ასოების ბოლოებში და ცენტრალური ატომი იმ წერტილში, სადაც ორი ხაზი ხვდება მას.

მაგალითი: ქლორის ტრიფთორიდი (ClF3)

ხაზოვანი გეომეტრია

AX2E3: ამ შემთხვევაში, მოლეკულის სამი ატომი განლაგებულია ცენტრალურ ატომთან შესაბამისობაში, შუალედურ მდგომარეობაში.

მაგალითი: ქსენონის დიფტორიდი (F2Xe)

X + E = 6

ოქტაედრული გეომეტრია

AX6: ამ ტიპის მოლეკულას აქვს სტრუქტურა, რომელიც ჰგავს ოქტაედრს, რომელშიც ცენტრალური ატომი დაიკავებს გეომეტრიული ფიგურის ცენტრს და მის თითოეულ წვერს ექვს ლიგანდას.

მაგალითი: გოგირდის ჰექსაფლუორიდი (SF6)

კვადრატული ფუძის პირამიდა

AX5E: ამ შემთხვევაში, ატომები ქმნიან ფიგურას, რომელშიც ცენტრალური ატომი იკავებს ფუძის ცენტრს, ხოლო ლიგანდები ფიგურის ხუთი წვერს.

მაგალითი: ბრომი პენტაფლორიდი (BrF5)

თვითმფრინავის კვადრატული გეომეტრია

AX4E2: ატომები იძენენ კვადრატული ფორმის წყობას, რომელშიც ცენტრალურ ატომს უკავია ფიგურის ცენტრი და ლიგანდები თითოეულ მის წვერზე.

მაგალითი: ქსენონის ტეტრაფტორური იონი (XeF4)

თუ გსურთ წაიკითხოთ სხვა მსგავსი სტატიები მოლეკულური გეომეტრია: განმარტება და მაგალითებიგირჩევთ შეიყვანოთ ჩვენი კატეგორია ატომი.

ალეხანდრინა გალეგო პიკო, როზა მა გარსინუო მარტინეზი, მა ხოსე მორცილო ორტეგა, მიგელ ანგელ ვასკეს სეგურა. (2018) ძირითადი ქიმია. მადრიდი: უნედ