Πώς υπολογίζετε το μοριακό μέγεθος οποιοδήποτε μόριο;
Γιατί το μέγεθος είναι περίπλοκο
* Τα μόρια είναι ασαφή: Τα μόρια δεν είναι συμπαγείς σφαίρες με καλά καθορισμένες άκρες. Τα ηλεκτρόνια που περιβάλλουν τα άτομα κινούνται συνεχώς, δημιουργώντας ένα "ασαφές" σύννεφο πυκνότητας ηλεκτρονίων.
* Τα σχήματα ποικίλλουν: Τα μόρια μπορούν να έχουν σύνθετα σχήματα, από γραμμικές έως διακλαδισμένες έως δομές δακτυλίου. Ακόμη και το ίδιο μόριο μπορεί να υπάρχει σε πολλαπλές διαμορφώσεις (διαφορετικές ρυθμίσεις ατόμων).
* Το περιβάλλον έχει σημασία: Το φαινόμενο μέγεθος ενός μορίου μπορεί να εξαρτάται από την τεχνική που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της. Για παράδειγμα, ένα μόριο σε διάλυμα μπορεί να φαίνεται μεγαλύτερο από ένα στην αέρια φάση.
προσεγγίσεις για την προσέγγιση του μοριακού μεγέθους
1. Αυτή η προσέγγιση χρησιμοποιεί την ακτίνα του νέφους ηλεκτρονίων που περιβάλλει κάθε άτομο στο μόριο. Παρέχει ένα μέτρο για το πόσο κοντά μπορούν να φτάσουν τα δύο μόρια ο ένας στον άλλο. Οι ακτίνες Van der Waals των μεμονωμένων ατόμων καταγράφονται και μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε για να εκτιμήσετε το συνολικό μέγεθος.
2. μοριακή διάμετρο: Αυτό είναι ένα απλοποιημένο μέτρο μεγέθους, που χρησιμοποιείται συχνά για σφαιρικά μόρια. Είναι η απόσταση μεταξύ των αντίθετων πλευρών του μορίου.
3. Μοριακός όγκος: Αυτό δίνει ένα μέτρο του χώρου που καταλαμβάνει το μόριο. Μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας μια ποικιλία υπολογιστικών μεθόδων.
4. Μήκους και γωνίες ομολόγων: Χρησιμοποιώντας τα γνωστά μήκη δεσμών και γωνίες μέσα σε ένα μόριο, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα 3D μοντέλο και να μετρήσετε το μέγεθος με βάση τις διαστάσεις του.
5. Πειραματικές τεχνικές: Διάφορες τεχνικές μπορούν να παρέχουν πληροφορίες σχετικά με το μοριακό μέγεθος:
* Κρυσταλογραφία ακτίνων Χ: Παρέχει μια λεπτομερή δομή 3D ενός μορίου σε κρύσταλλο.
* Μικρή σκέδαση (SAS): Χρησιμοποιεί τη διασπορά των ακτίνων Χ ή των νετρονίων για τον προσδιορισμό του μεγέθους και του σχήματος των μορίων σε διάλυμα.
* Μικροσκοπία ατομικής δύναμης (AFM): Μπορεί να εικόνες μεμονωμένα μόρια σε μια επιφάνεια, αποκαλύπτοντας το μέγεθος και το σχήμα τους.
Παράδειγμα:νερό (H2O)
Ας δούμε το μόριο νερού ως παράδειγμα:
* ακτίνα Van der Waals: Οι ακτίνες Van der Waals των ατόμων υδρογόνου και οξυγόνου είναι περίπου 1,2 Α και 1,52 Α, αντίστοιχα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτές τις ακτίνες για να εκτιμήσετε το μέγεθος του μορίου νερού.
* μοριακή διάμετρο: Η διάμετρος ενός μορίου νερού είναι περίπου 2,8 Α.
* Μοριακός όγκος: Ο όγκος ενός μορίου νερού είναι περίπου 30 Α.
Σημαντική σημείωση: Αυτές είναι μόνο προσεγγίσεις. Το πραγματικό μέγεθος ενός μορίου νερού μπορεί να ποικίλει ανάλογα με το συγκεκριμένο πλαίσιο και την τεχνική μέτρησης.
Συμπέρασμα
Ο υπολογισμός του μοριακού μεγέθους οποιουδήποτε μορίου απαιτεί συνδυασμό διαφορετικών προσεγγίσεων και πλαισίου. Η πιο ακριβής μέθοδος εξαρτάται από το συγκεκριμένο ερώτημα που τίθεται και οι διαθέσιμοι πόροι.
