химический каталог




МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МОДЕЛИ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МОДЕЛИ, наглядное изображение молекул органическое и неорганическое соединений, позволяющее судить о взаимном расположении атомов, входящих в молекулу. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МОДЕЛИ м. используют в тех случаях, когда по структурной формуле трудно или практически невозможно представить пространств. расположение атомов, в частности при изучении пространств. изомерии, в конформационном анализе, для оценки стерич. препятствий.

Различают два основные типа МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МОДЕЛИ м.: 1) скелетные, приближенно отражающие ориентацию валентностей, а иногда и орби-талей в пространстве, но не дающие представления об относит. размерах атомов; 2) объемные, отображающие валентные углы, ковалентные радиусы атомов и их эффективные радиусы, близкие по значениям к ван-дер-ваальсовым. К первому типу относятся известные с сер. 19 в. модели из шариков, соединенных отрезками проволоки (м о д е л и К е-к у л е- В а н т-Г о ф ф а).

Более совершенны м о д е л и Д р е й д и н г а (предложены в 1959), состоящие из стальных стержней и трубок, соединенных в точке, изображающей ядро атома, под углами, равными валентным. Длины трубок и стержней пропорциональны длинам связей между атомами Н и данного элемента (0,1 нм соответствует 2,5 см). Свободная концы трубок и стержней изображают ядра атомов Н, поэтому каждый фрагмент в отдельности является моделью молекулы простейшего водородного соединения данного элемента (СН4, NH3, H2O, H2S и т.д.). Для сборки модели более сложного соединения стержень одного фрагмента вставляют в трубку другого; благодаря ограничит. устройству расстояние между их центрами пропорционально соответствующему межатомному расстоянию. Модели Дрейдинга верно отражают межатомные расстояния и валентные углы в молекулах. Они позволяют имитировать внутр. вращение, оценивать энергетич. выгодность различные конформаций, измерять расстояния между непосредственно не связанными атомами. Модели Дрейдинга особенно широко употребляют при изучении стереохимии полициклический систем типа стероидов. По тому же принципу сконструированы м о д е л и Ф и з е р а, изготовляемые из пластмассы; из-за более крупного масштаба (0,1 нм соответствует 5 см) они преимущественно используются при лекционных демонстрациях.

Разновидность скелетных МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МОДЕЛИ м.-о р б и т а л ь н ы е м о д е л и, дающие представления об атомных и мол. орбиталях. Одни из наиболее известных моделей такого типа-каркасные модели FMM (Framework Molecular Models). Их собирают из ме-таллич. узлов (кластеров) трех типов, соответствующих sp3-, sp2- и sp-гибридизации. Узлы соединяются между собой пластмассовыми трубочками; при этом короткие штырьки, не использованные для механические связывания кластеров, имитируют расположение р-орбиталей (в случае sp2- и sp-гибридизо-ванных атомов). Существуют орбитально-лопастные модели, в которых атомные орбитали имитируются объемными фрагментами, напоминающими по форме шары или неправильные эллипсоиды. Подобные модели особенно полезны при изучении реакций, регулируемых правилами орбитальной симметрии. Мол. p-орбитали может быть представлены отрезками грубочек.

Объемные модели, правильно передающие размеры и форму молекул, были разработаны в 1934 Г. Стюартом и позднее усовершенствованы Г. Бриглебом (рис., а, б). Каждый фрагмент, изображающий атом определенного элемента, в м о д е л я х С т ю а р т а представляет собой шаровой сегмент, причем радиус шара пропорционален эффективному радиусу атома (rэфф), а расстояние от центра шара до плоскости среза - ковалентному радиусу (rков). В случае многовалентных атомов делают соответствующее число срезов, причем угол а между перпендикулярами из центра шара на плоскость среза равен валентному (рис., в). По предложению Г. Бриглеба для атомов, соединенных кратными связями, сегменты изготовляют не из шаров, а из эллипсоидов, большая полуось которых соответствует эффективному радиусу, обусловленному наличием я-электронного, а малая-s-электронного облака. Модели изготовляют обычно из пластмассы, окрашенной в цвета, установленные для каждого элемента (С-черный, Н-белый, О-красный, N-синий, S - желтый и т. д.). При сборке моделей сегменты соединяют между собой по плоскостям срезов, причем в случае простых связей сегменты могут вращаться один относительно другого. Модели Стюарта-Бриглеба верно передают валентные углы, межатомные расстояния и эффективные радиусы; они позволяют измерять расстояния между различные атомами и группами (0,1 нм соответствует 1,5 см). Эффективные радиусы, принятые в моделях Стюарта - Бриглеба, на 10-15% меньше ван-дер-ваальсовых радиусов, получаемых из кристаллографич. данных. Это связано с тем, что модели предназначены для рассмотрения стерич. эффектов в молекуле, находящейся при обычных условиях, а не при температуре абс. нуля.


Модели Стюарта - Бриглеба: а-метан, б-этилен, в-отдельный шаровой сегмент в разрезе.

Известны объемные МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МОДЕЛИ м., отличающиеся от описанных выше масштабом, раскраской и нек-рыми конструктивными особенностями. Так, м о д е л и Ф и ш е р а-Х и р ш ф е л ь д е-р а-Т е й л о р а и м о д е л и "Э у г о н" близки к моделям Стюарта в их первоначальном варианте, но выполняют их в масштабе 0,1нм-1см. М о д е л и СРК (Corey-Pauling -Koltun, Кори - Полинг - Колтун) делают пустотелыми в масштабе 0,1 нм-1,25 см. Они отличаются особо прочным креплением сегментов и наиболее удобны для построения моделей макромолекул, например нуклеиновых кислот, пептидов, белков. М о д е л и Х а р т л и-Р о б и н с о н а ("м о д е л и К у р т о")

благодаря эластичному соединению сегментов с помощью спец. кнопок с резиновыми прокладками позволяют собирать модели напряженных молекул, в которых валентный угол существенно отличается от стандартного, что дает возможность иметь в наборе меньше типов сегментов, чем в моделях Стюарта-Бриглеба. Такие же возможности дают и модели Стюарта - Бриглеба, изготовленные из резины. Предложены объемные модели, отличающиеся от описанных выше тем, что в них пустотелые сферич. сегменты не соединяются между собой по плоскостям среза, а укрепляются на сферич. поверхности других сегментов. Это позволяет изображать различные органическое соединение с помощью малого числа типов сегментов, однако точность передачи валентных углов, межатомных расстояний и эффективных радиусов ниже, чем при использовании моделей Стюарта - Бриглеба или СРК.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
заказать футбольную вратарскую форму
KNS.ru - предлагает 5570-9679 - офис продаж на Дубровке.
детская кровать 90х200 без бортиков и спинок
концерт открытие арена

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(22.07.2017)