Органик бус болон органик бодисын молекулуудын орон зайн бүтэц нь тэдгээрийн химийн болон физик шинж чанарыг тодорхойлоход чухал ач холбогдолтой. Хэрэв бид бодисыг цаасан дээрх үсэг, тоонуудын багц гэж үзвэл зөв дүгнэлт хийх боломжгүй байдаг. Олон үзэгдлүүдийг, ялангуяа органик химитэй холбоотой зүйлийг дүрслэхийн тулд молекулын стереометрийн бүтцийг мэдэх шаардлагатай.
Стереометр гэж юу вэ
Стереометр гэдэг нь тухайн бодисын молекулын шинж чанарыг бүтцээр нь тайлбарладаг химийн нэг салбар юм. Түүнээс гадна молекулуудын орон зайн дүрслэл энд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг энэ нь олон биоорганик үзэгдлийн түлхүүр юм.
Стереометр нь бараг бүх молекулыг эзэлхүүн хэлбэрээр дүрслэх үндсэн дүрмийн багц юм. Ердийн цаасан дээр бичсэн бүдүүвч томьёоны сул тал нь судалж буй бодисын шинж чанарын бүрэн жагсаалтыг гаргаж өгөх боломжгүй байдаг.
Жишээ нь хоёр үндсэн ангилалд хамаарах фумарын хүчил байж болно. Энэ нь усанд муу уусдаг,хортой бөгөөд байгальд байдаг. Гэсэн хэдий ч, хэрэв та COOH бүлгүүдийн орон зайн зохицуулалтыг өөрчилбөл та огт өөр бодис болох малений хүчил авах боломжтой. Энэ нь усанд маш сайн уусдаг, зөвхөн зохиомлоор олж авах боломжтой, хортой шинж чанараараа хүнд аюултай.
Вант Хоффын стереохимийн онол
19-р зуунд аливаа молекулын хавтгай бүтцийн тухай М. Бутлеровын санаанууд нь бодисын олон шинж чанар, ялангуяа органик шинж чанарыг тайлбарлаж чадахгүй байв. Энэ нь вант Хоффыг М. Бутлеровын онолыг энэ чиглэлээр хийсэн судалгааны ажлаар баяжуулан "Сансар дахь хими" бүтээл бичихэд түлхэц болсон юм. Тэрээр молекулуудын орон зайн бүтцийн тухай ойлголтыг танилцуулж, мөн түүний нээлт химийн шинжлэх ухаанд чухал ач холбогдолтой болохыг тайлбарлав.
Тиймээс мах-сүүн, декстроротор, исгэсэн сүүн хүчил гэсэн 3 төрлийн сүүн хүчил байгаа нь батлагдсан. Эдгээр бодис бүрийн нэг цаасан дээр бүтцийн томъёо ижил байх боловч молекулуудын орон зайн бүтэц нь энэ үзэгдлийг тайлбарлаж байна.
Вант Хоффын стереохимийн онолын үр дүн нь нүүрстөрөгчийн атом хавтгай биш гэдгийн нотолгоо болсон. түүний дөрвөн валентийн холбоо нь төсөөллийн тетраэдрийн оройтой тулгардаг.
Органик молекулуудын пирамид орон зайн бүтэц
Вант Хоффын олдворууд болон түүний судалгаан дээр үндэслэн органик бодисын араг яс дахь нүүрстөрөгч бүрийг тетраэдр хэлбэрээр төлөөлж болно. Бид ийм л байнаБид С-С бонд үүсэх 4 боломжит тохиолдлыг авч үзэж, ийм молекулуудын бүтцийг тайлбарлаж болно.
Эхний тохиолдол нь молекул нь нэг нүүрстөрөгчийн атом бөгөөд устөрөгчийн протонтой 4 холбоо үүсгэдэг. Метан молекулуудын орон зайн бүтэц нь тетраэдрийн тоймыг бараг бүрэн давтдаг боловч устөрөгчийн атомуудын харилцан үйлчлэлийн улмаас холболтын өнцөг бага зэрэг өөрчлөгддөг.
Нэг химийн C-C холбоо үүсэхийг нийтлэг оройгоор холбосон хоёр пирамид хэлбэрээр илэрхийлж болно. Молекулын ийм бүтэцээс харахад эдгээр тетраэдрүүд тэнхлэгээ тойрон эргэлдэж, байрлалаа чөлөөтэй өөрчилж чаддаг. Хэрэв бид этан молекулын жишээн дээр энэ системийг авч үзвэл араг яс дахь нүүрстөрөгч нь үнэхээр эргэх чадвартай байдаг. Гэсэн хэдий ч Ньюманы проекц дахь устөрөгчүүд давхцахгүй байх үед хоёр онцлог байрлалаас эрч хүчний хувьд таатай байрлалыг илүүд үздэг.
Этилен молекулын орон зайн бүтэц нь хоёр тетраэдр нэг нийтлэг нүүртэй байх үед С-С холбоо үүсэх гурав дахь хувилбарын жишээ юм. хоёр зэргэлдээх оройгоор огтлолцоно. Молекулын ийм стереометрийн байрлалаас болж нүүрстөрөгчийн атомуудын тэнхлэгтэй харьцуулахад хөдөлгөөн нь хэцүү байдаг нь тодорхой болж байна. холбоосуудын аль нэгийг таслахыг шаарддаг. Нөгөөтэйгүүр, бодисын цис ба транс изомер үүсэх боломжтой болно Нүүрстөрөгч бүрээс хоёр чөлөөт радикалыг толин тусгал эсвэл хөндлөн огтлолцсон байж болно.
Цис- ба молекулын транспозиция нь фумар ба малеик байдгийг тайлбарладаг.хүчил. Эдгээр молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомуудын хооронд хоёр холбоо үүсдэг бөгөөд тус бүр нь нэг устөрөгчийн атом, COOH бүлэгтэй.
Молекулуудын орон зайн бүтцийг тодорхойлдог сүүлчийн тохиолдлыг нэг нийтлэг нүүртэй, гурван оройгоор холбосон хоёр пирамидаар дүрсэлж болно. Жишээ нь ацетилений молекул юм.
Нэгдүгээрт, ийм молекулуудад cis эсвэл транс изомер байдаггүй. Хоёрдугаарт, нүүрстөрөгчийн атомууд тэнхлэгээ тойрон эргэх чадваргүй байдаг. Гуравдугаарт, бүх атомууд ба тэдгээрийн радикалууд нэг тэнхлэгт байрладаг ба холболтын өнцөг нь 180 градус байна.
Мэдээжийн хэрэг, тайлбарласан тохиолдлуудыг араг яс нь хоёроос илүү устөрөгчийн атом агуулсан бодисуудад хэрэглэж болно. Ийм молекулуудын стереометрийн бүтэцтэй байх зарчим хэвээр үлдэнэ.
Органик бус бодисын молекулуудын орон зайн бүтэц
Органик бус нэгдлүүдэд ковалент холбоо үүсэх нь механизмын хувьд органик бодисынхтай төстэй. Бонд үүсгэхийн тулд нийтлэг электрон үүл үүсгэдэг хоёр атомд хуваагдаагүй электрон хос байх шаардлагатай.
Ковалентын холбоо үүсэх үед орбиталуудын давхцал нь атомын цөмийн нэг шугамын дагуу явагддаг. Хэрэв атом нь хоёр ба түүнээс дээш холбоо үүсгэдэг бол тэдгээрийн хоорондын зай нь бондын өнцгийн утгаараа тодорхойлогдоно.
Хэрэв бид нэг хүчилтөрөгч, хоёр устөрөгчийн атомаас бүрддэг усны молекулыг авч үзвэл холбоосын өнцөг хамгийн тохиромжтой нь 90 градус байх ёстой. Гэсэн хэдий чтуршилтын судалгаагаар энэ утга нь 104.5 градус байна. Молекулуудын орон зайн бүтэц нь устөрөгчийн атомуудын хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч байдаг тул онолын хувьд урьдчилан таамагласан бүтэцээс ялгаатай. Тэд бие биенээ няцааж, улмаар тэдгээрийн хоорондох холбоосын өнцгийг нэмэгдүүлнэ.
Sp-гибридизаци
Гибридизаци гэдэг нь молекулын ижил эрлийз орбитал үүсэх тухай онол юм. Энэ үзэгдэл нь төв атомд янз бүрийн энергийн түвшинд хуваагдаагүй электрон хосууд байгаатай холбоотой юм.
Жишээ нь BeCl2 молекул дахь ковалент холбоо үүсэхийг авч үзье. Берилли нь s ба p түвшинд хуваагдаагүй электрон хосуудтай бөгөөд энэ нь онолын хувьд тэгш бус булангийн молекул үүсэхэд хүргэдэг. Гэвч бодит байдал дээр тэдгээр нь шугаман бөгөөд холбоосын өнцөг нь 180 градус байна.
Sp-гибридизаци нь хоёр ковалент холбоо үүсгэхэд хэрэглэгддэг. Гэсэн хэдий ч эрлийз орбитал үүсэх өөр төрлүүд байдаг.
Sp2 гибридизаци
Энэ төрлийн эрлийзжилт нь гурван ковалент холбоо бүхий молекулуудын орон зайн бүтцийг хариуцдаг. Жишээ нь BCl3 молекул юм. Төв барийн атом нь хуваагдаагүй гурван электрон хостой: хоёр нь p түвшинд, нэг нь s түвшинд байна.
Гурван ковалент холбоо нь нэг хавтгайд байрлах молекулыг үүсгэдэг ба түүний холбоосын өнцөг 120 градус байна.
Sp3 эрлийз
Төв атом нь p-түвшинд 3, s-төвшинд 1 хос хуваагдаагүй 4 электрон хостой байх үед эрлийз орбиталь үүсэх өөр нэг хувилбар. Ийм бодисын жишээ бол метан юм. Метан молекулуудын орон зайн бүтэц нь тетраерд бөгөөд валентын өнцөг нь 109.5 градус байна. Өнцгийн өөрчлөлт нь устөрөгчийн атомуудын харилцан үйлчлэлээр тодорхойлогддог.
