ГЕОМЕТРІЯ МОЛЕКУЛ
Під геометрією молекули розуміють просторове розташування атомів, тобто довжини зв'язків та кути між ними. Експериментально форма (або геометрія) молекул вивчається методами рентгенографічного аналізу кристалів та дифракції електронів.
Для обговорення питань просторової будови молекул важливо розуміти значення наступних термінів.
Молекула є електронейтральна частка, що складається з двох або більше ковалентно зв'язаних атомів.
Карбкатіон (карбенієвий -трупт ковалентно зв'язаних атомів, що містить позитивно заряджений атом вуглецю, наприклад
Карбаніон - група ковалентно зв'язаних атомів, що містить негативно заряджений атом вуглецю, наприклад
Вільний радикал - атом або група атомів, що містить неспарений електрон, наприклад, або
Довжина зв'язку – середня відстань між ядрами ковалентно зв'язаних атомів. Середнє значення використовується тому, що атоми безперервно осцилюють, то зближуючись, віддаляючись один від одного.
Валентний кут – середнє значення кута між двома ковалентними зв'язками. Через коливань атомів у молекулі величина кута кожен момент може дещо відрізнятися від середньої.
Для органічної хімії велике значення мають три типи розташування атомів навколо атома вуглецю:
Усі валентні кути в молекулі метану дорівнюють 109,5°. Таке розташування атомів називається тетраедрическим і притаманно всіх сполук, у яких є атоми вуглецю, пов'язані чотирма простими зв'язками.
Формальдегід – плоска молекула. Валентні кути в ній складають по 120 °. Така геометрія властива всім молекулам, що включають атом вуглецю, пов'язаний одним подвійним і двома простими зв'язками, як, наприклад, молекулі етилену.
Слід зазначити, що величинавалентних кутів може у різних молекулах трохи відрізнятися. Ці відмінності визначаються розмірами атомів, що з атомом вуглецю. Наприклад, у молекулі дихлорметану валентний кут між зв'язками дещо більший, ніж між зв'язками. Це пояснюється великими розмірами атома хлору порівняно з атомом водню. Тим не менш, кути близькі до стандартної величини 109,5°, і тетраедричний конфігурація зберігається.
Третій тип форми молекул ілюструється молекулою ацетилену. Будова ацетилену лінійна, а валентні кути складають по 180 °. Така геометрія характерна для всіх атомів вуглецю, пов'язаних одним потрійним і одним простим зв'язком.
В органічних сполуках часто зустрічаються атоми кисню та азоту. У цих випадках валентні кути близькі до тетраедричних. Нижче показані неорганічні сполуки кисню та азоту:
Приблизно така ж геометрія зберігається і в органічних сполуках кисню та азоту, незалежно від складності структури та
розмір молекул. Одна з таких молекул та конфігурація атомів у ній показані нижче:
Формули, в яких за допомогою клинів, суцільних та пунктирних ліній показано просторову структуру молекул, називаються стереохімічними формулами.