Noorganik va organik moddalar molekulalarining fazoviy tuzilishi ularning kimyoviy va fizik xossalarini tavsiflashda katta ahamiyatga ega. Agar moddani qog'ozdagi harflar va raqamlar to'plami deb hisoblasak, har doim ham to'g'ri xulosaga kelish mumkin emas. Ko'pgina hodisalarni, ayniqsa organik kimyo bilan bog'liq hodisalarni tasvirlash uchun molekulaning stereometrik tuzilishini bilish kerak.
Stereometriya nima
Stereometriya - moddaning molekulalarining xossalarini tuzilishiga qarab tushuntiruvchi kimyo boʻlimi. Bundan tashqari, molekulalarning fazoviy ko'rinishi bu erda muhim rol o'ynaydi, chunki bu ko'plab bioorganik hodisalarning kalitidir.
Stereometriya - bu deyarli har qanday molekula hajmiy shaklda ifodalanishi mumkin bo'lgan asosiy qoidalar to'plami. Oddiy qog'ozga yozilgan yalpi formulaning kamchiliklari uning o'rganilayotgan moddaning xossalarining to'liq ro'yxatini ochib bera olmasligidir.
Misol ikki asosli sinfga mansub fumarik kislota bo'lishi mumkin. Suvda yomon eriydi,zaharli va tabiatda uchraydi. Biroq, agar siz COOH guruhlarining fazoviy tartibini o'zgartirsangiz, siz butunlay boshqa moddani - malein kislotasini olishingiz mumkin. U suvda yaxshi eriydi, uni faqat sun'iy yo'l bilan olish mumkin va zaharli xususiyatlari tufayli odamlar uchun xavflidir.
Vant Xoffning stereokimyoviy nazariyasi
XIX asrda M. Butlerovning har qanday molekulaning tekis tuzilishi haqidagi g’oyalari moddalarning, ayniqsa, organiklarning ko’pgina xossalarini tushuntirib bera olmadi. Bu Van't Xoffning "Kosmosdagi kimyo" asarini yozishga turtki bo'ldi va u M. Butlerov nazariyasini ushbu sohadagi tadqiqotlari bilan to'ldirdi. U molekulalarning fazoviy tuzilishi kontseptsiyasini kiritdi, shuningdek, kashfiyotining kimyo fani uchun ahamiyatini tushuntirdi.
Shunday qilib, sut kislotasining uch turi borligi isbotlandi: go'sht-laktik, dekstrorotator va fermentlangan sut kislotasi. Ushbu moddalarning har biri uchun qog'oz varag'ida tuzilish formulasi bir xil bo'ladi, ammo molekulalarning fazoviy tuzilishi bu hodisani tushuntiradi.
Van't Xoffning stereokimyoviy nazariyasining natijasi uglerod atomining tekis emasligining isboti edi, chunki uning to'rtta valentlik bog'lari xayoliy tetraedrning uchlariga qaragan.
Organik molekulalarning piramidal fazoviy tuzilishi
Van't Xoff va uning tadqiqotlari natijalariga asoslanib, organik moddalar skeletidagi har bir uglerod tetraedr sifatida ifodalanishi mumkin. Bizda shundaybiz C-C bog'lanish hosil bo'lishining 4 ta mumkin bo'lgan holatlarini ko'rib chiqishimiz va bunday molekulalarning tuzilishini tushuntirishimiz mumkin.
Birinchi holat, molekula vodorod protonlari bilan 4 ta bog' hosil qiluvchi yagona uglerod atomi bo'lganda. Metan molekulalarining fazoviy tuzilishi tetraedrning konturlarini deyarli toʻliq takrorlaydi, biroq vodorod atomlarining oʻzaro taʼsiri tufayli bogʻlanish burchagi biroz oʻzgaradi.
Bitta kimyoviy C-C bog'lanishini umumiy cho'qqi bilan o'zaro bog'langan ikkita piramida sifatida ko'rsatish mumkin. Molekulaning bunday konstruktsiyasidan ko'rinib turibdiki, bu tetraedralar o'z o'qi atrofida aylanib, o'rnini erkin o'zgartira oladi. Agar biz ushbu tizimni etan molekulasi misolida ko'rib chiqsak, skeletdagi uglerodlar haqiqatan ham aylanishga qodir. Biroq, ikkita xarakterli pozitsiyadan, Nyuman proyeksiyasidagi vodorodlar bir-biriga mos kelmasa, energiya jihatidan qulayga ustunlik beriladi.
Etilen molekulasining fazoviy tuzilishi CC bogʻlanishlarining hosil boʻlishining uchinchi variantiga misol boʻla oladi, bunda ikkita tetraedra bitta umumiy yuzga ega boʻladi, yaʼni. ikkita qo'shni tepada kesishadi. Molekulaning bunday stereometrik joylashuvi tufayli uglerod atomlarining uning o'qiga nisbatan harakati qiyinligi aniq bo'ladi, chunki havolalardan birini buzishni talab qiladi. Boshqa tomondan, moddalarning sis- va trans-izomerlarini hosil qilish mumkin bo'ladi, chunki Har bir ugleroddan ikkita erkin radikal aks ettirilishi yoki kesishishi mumkin.
Cis- va molekulaning transpozitsiyasi fumarik va maleik mavjudligini tushuntiradi.kislotalar. Bu molekulalardagi uglerod atomlari oʻrtasida ikkita bogʻ hosil boʻladi va ularning har birida bittadan vodorod atomi va COOH guruhi mavjud.
Molekulalarning fazoviy tuzilishini tavsiflovchi oxirgi holat bitta umumiy yuzga ega boʻlgan va uchta choʻqqi bilan oʻzaro bogʻlangan ikkita piramida bilan ifodalanishi mumkin. Bunga atsetilen molekulasi misol bo'la oladi.
Birinchidan, bunday molekulalarda cis yoki trans izomerlari mavjud emas. Ikkinchidan, uglerod atomlari o'z o'qi atrofida aylana olmaydi. Uchinchidan, barcha atomlar va ularning radikallari bir o'qda joylashgan bo'lib, bog'lanish burchagi 180 daraja.
Albatta, tasvirlangan holatlar skeletida ikki vodorod atomidan ortiq bo'lgan moddalarga nisbatan qo'llanilishi mumkin. Bunday molekulalarning stereometrik konstruktsiyasi printsipi saqlanib qolgan.
Noorganik moddalar molekulalarining fazoviy tuzilishi
Noorganik birikmalarda kovalent bogʻlanishning hosil boʻlishi mexanizmi organik moddalarnikiga oʻxshaydi. Bog'lanish uchun ikkita atomda umumiy elektron bulutini tashkil etuvchi taqsimlanmagan elektron juftlari bo'lishi kerak.
Kovalent bog'lanish hosil bo'lishida orbitallarning bir-birining ustiga chiqishi atom yadrolarining bir chizig'i bo'ylab sodir bo'ladi. Agar atom ikki yoki undan ortiq bog' hosil qilsa, ular orasidagi masofa bog'lanish burchagi qiymati bilan tavsiflanadi.
Agar biz bitta kislorod atomi va ikkita vodorod atomidan hosil bo'lgan suv molekulasini ko'rib chiqsak, bog'lanish burchagi ideal holda 90 daraja bo'lishi kerak. Biroqeksperimental tadqiqotlar bu qiymat 104,5 daraja ekanligini ko'rsatdi. Molekulalarning fazoviy tuzilishi vodorod atomlari o'rtasida o'zaro ta'sir kuchlari mavjudligi sababli nazariy jihatdan bashorat qilinganidan farq qiladi. Ular bir-birini qaytaradi va shu bilan ular orasidagi bog'lanish burchagini oshiradi.
Sp-gibridizatsiya
Gibridlanish - molekulaning bir xil gibrid orbitallarini hosil qilish nazariyasi. Bu hodisa markaziy atomda turli energiya darajalarida taqsimlanmagan elektron juftlarining mavjudligi tufayli yuzaga keladi.
Masalan, BeCl2 molekulasida kovalent bog’lanish hosil bo’lishini ko’rib chiqaylik. Beriliyda s va p darajalarida taqsimlanmagan elektron juftlari mavjud bo'lib, ular nazariy jihatdan notekis burchak molekulasining shakllanishiga olib kelishi kerak. Biroq, amalda ular chiziqli va bog'lanish burchagi 180 daraja.
Sp-gibridlanish ikki kovalent bog’ hosil qilishda qo’llaniladi. Biroq, gibrid orbitallar shakllanishining boshqa turlari ham mavjud.
Sp2 gibridizatsiyasi
Gibridlanishning bu turi uchta kovalent bog'lanishga ega bo'lgan molekulalarning fazoviy tuzilishi uchun javobgardir. Misol tariqasida BCl3 molekulasini keltirish mumkin. Markaziy bariy atomida uchta boʻlinmagan elektron juftlari mavjud: ikkitasi p-darajasida va biri s-darajasida.
Uchta kovalent bogʻlanish bir tekislikda joylashgan molekulani hosil qiladi va uning bogʻlanish burchagi 120 daraja.
Sp3 gibridizatsiyasi
Gibrid orbitallarni hosil qilishning yana bir varianti, markaziy atomda 4 ta boʻlinmagan elektron juft boʻlganda: p-darajada 3 va s-darajada 1. Bunday moddalarga metan misol bo'la oladi. Metan molekulalarining fazoviy tuzilishi tetraerd bo'lib, valentlik burchagi 109,5 daraja. Burchakning o'zgarishi vodorod atomlarining bir-biri bilan o'zaro ta'siri bilan tavsiflanadi.
