Kimi organike. struktura molekulare

Kimia, konceptet bazë të së cilës do të shqyrtojmë, është një shkencë që studion substancat dhe shndërrimet e tyre që ndodhin me ndryshime në strukturë dhe përbërje, e për rrjedhojë edhe vetitë. Para së gjithash, është e nevojshme të përcaktohet se çfarë do të thotë një term i tillë si "substancë". Në një kuptim të gjerë, është një formë e materies që ka masë pushimi. Një substancë është çdo grimcë elementare, për shembull, një neutron. Në kimi, ky koncept përdoret në një kuptim më të ngushtë.

Për të filluar, le të përshkruajmë shkurtimisht termat dhe konceptet bazë të kimisë dhe shkencës atomike-molekulare. Pas kësaj, ne do t'i shpjegojmë ato, dhe gjithashtu do të përshkruajmë disa ligje të rëndësishme të kësaj shkence.

Konceptet bazë të kimisë (materia, atomi, molekula) janë të njohura për secilin prej nesh që në shkollë. Më poshtë është një përshkrim i shkurtër i tyre, si dhe terma dhe fenomene të tjera jo aq të dukshme.

Atomet

Para së gjithash, të gjitha substancat që studiohen në kimi përbëhen nga grimca të vogla të quajtura atome. Neutronet nuk janë objekt studimi i kësaj shkence. Duhet thënë gjithashtu se atomet mund të lidhen me njëri-tjetrin, duke rezultuar në formimin e lidhjeve kimike. Për të prishur këtë lidhje, nevojitet energji. Rrjedhimisht, atomet në kushte të zakonshme nuk ekzistojnë vetëm (me përjashtim të "gazrave fisnikë"). Ata janë të lidhur me njëri-tjetrin të paktën në çifte.

Lëvizja e vazhdueshme termike

Lëvizja e vazhdueshme termike karakterizon të gjitha grimcat që studion kimia. Konceptet bazë të kësaj shkence nuk mund të paraqiten pa folur për të. Me lëvizjen e vazhdueshme të grimcave, ajo është proporcionale me temperaturën (megjithatë, duhet të theksohet se energjitë e grimcave individuale janë të ndryshme). Ekin = kT / 2, ku k është konstanta e Boltzmann-it. Kjo formulë është e vlefshme për çdo lloj lëvizjeje. Meqenëse Ekin = mV 2/2, lëvizja e grimcave masive është më e ngadaltë. Për shembull, nëse temperatura është e njëjtë, molekulat e oksigjenit lëvizin mesatarisht 4 herë më ngadalë se molekulat e karbonit. Kjo ndodh sepse masa e tyre është 16 herë më e madhe. Lëvizja mund të jetë osciluese, përkthimore dhe rrotulluese. Dridhja vërehet në substanca të lëngshme, të ngurta dhe të gazta. Por proceset përkthimore dhe rrotulluese realizohen më lehtë në gaze. Në lëngje është më e vështirë, dhe në të ngurta është edhe më e vështirë.

Molekulat

Le të vazhdojmë të përshkruajmë konceptet dhe përkufizimet themelore të kimisë. Nëse atomet bashkohen me njëri-tjetrin për të formuar grupe të vogla (të quajtura molekula), grupe të tilla marrin pjesë në lëvizjen termike, duke vepruar si një tërësi e vetme. Deri në 100 atome janë të pranishme në molekulat tipike dhe numri i tyre në të ashtuquajturat komponime me molekulare të lartë mund të arrijë në 105.

Substancat jo molekulare

Megjithatë, atomet shpesh kombinohen në grupe të mëdha që variojnë nga 107 në 1027. Në këtë formë, ata praktikisht nuk marrin pjesë në lëvizjen termike. Këto lidhje nuk i ngjajnë më molekulave. Ato janë më shumë si pjesë të lëndës së ngurtë. Këto substanca zakonisht quhen jo molekulare. Në këtë rast, lëvizja termike ndodh brenda pjesës, dhe ajo vetë nuk fluturon, si një molekulë. Ekziston edhe një rajon tranzicioni i madhësive, i cili përfshin shoqata të përbëra nga atome në sasi nga 105 në 107. Këto grimca janë ose molekula shumë të mëdha ose janë kokrra të vogla pluhuri.

Jonet

Duhet të theksohet se atomet dhe grupet e tyre mund të kenë një ngarkesë elektrike. Në këtë rast, ato quhen jone në një shkencë si kimia, konceptet bazë të së cilës ne studiojmë. Meqenëse ngarkesat e ngjashme sprapsin gjithmonë njëra-tjetrën, një substancë ku ka një tepricë të konsiderueshme të ngarkesave të caktuara nuk mund të jetë e qëndrueshme. Ngarkesat negative dhe pozitive alternojnë gjithmonë në hapësirë. Por substanca në tërësi mbetet elektrikisht neutrale. Vini re se ngarkesat, të cilat konsiderohen të mëdha në elektrostatikë, janë të parëndësishme nga pikëpamja e kimisë (1e për 105-1015 atome).

Objektet e studimit në kimi

Duhet sqaruar se objektet e studimit në kimi janë ato dukuri në të cilat atomet nuk lindin apo shkatërrohen, por vetëm rirregullohen, pra lidhen në një mënyrë të re. Disa lidhje prishen, si rezultat i të cilave formohen të tjera. Me fjalë të tjera, substanca të reja shfaqen nga atomet që ishin pjesë e substancave origjinale. Nëse ruhen të dy atomet dhe lidhjet që ekzistojnë midis tyre (për shembull, gjatë avullimit të substancave molekulare), atëherë këto procese i përkasin fushës së studimit jo të kimisë, por të fizikës molekulare. Në rastin kur atomet formohen ose shkatërrohen, bëhet fjalë për lëndë të studimit të fizikës bërthamore ose atomike. Megjithatë, kufiri midis fenomeneve kimike dhe fizike është i paqartë. Në fund të fundit, ndarja në shkenca të veçanta është arbitrare, ndërsa natyra është e pandashme. Prandaj, njohuritë e fizikës janë shumë të dobishme për kimistët.

Ne përvijuam shkurtimisht konceptet bazë të kimisë. Tani ju ftojmë t'i shikoni ato nga afër.

Më shumë rreth atomeve

Atomet dhe molekulat janë ato që shumë njerëz i lidhin me kiminë. Këto koncepte themelore duhet të përcaktohen qartë. Fakti që atomet ekzistojnë u mendua shkëlqyeshëm dy mijë vjet më parë. Pastaj, tashmë në shekullin e 19-të, shkencëtarët kishin të dhëna eksperimentale (ende indirekte). Ne po flasim për raportet e shumëfishta të Avogadro-s, ligjet e qëndrueshmërisë së përbërjes (ne do t'i shqyrtojmë këto koncepte themelore të kimisë më poshtë). Atomi vazhdoi të eksplorohej në shekullin e 20-të, kur u shfaqën shumë konfirmime të drejtpërdrejta eksperimentale. Ato u bazuan në të dhënat e spektroskopisë, në shpërndarjen e rrezeve X, grimcave alfa, neutroneve, elektroneve, etj. Madhësia e këtyre grimcave është afërsisht 1 E = 1o -10 m Masa e tyre është rreth 10 -27 - 10 -25 kg. Në qendër të këtyre grimcave është një bërthamë e ngarkuar pozitivisht, rreth së cilës lëvizin elektronet me ngarkesë negative. Madhësia e bërthamës është rreth 10 -15 m Rezulton se lëvozhga elektronike përcakton madhësinë e atomit, por masa e saj është pothuajse plotësisht e përqendruar në bërthamë. Një përkufizim tjetër duhet të futet kur merren parasysh konceptet bazë të kimisë. - një lloj atomi ngarkesa bërthamore e të cilit është e njëjtë.

Shpesh gjendet si grimca më e vogël e një substance, kimikisht e pandashme. Siç e kemi vërejtur tashmë, ndarja e fenomeneve në fizike dhe kimike është arbitrare. Por ekzistenca e atomeve është e pakushtëzuar. Prandaj, është më mirë të përcaktohet kimia përmes tyre, dhe jo anasjelltas, atomet përmes kimisë.

Lidhja kimike

Kjo është ajo që i mban atomet së bashku. Nuk i lejon ata të fluturojnë larg nën ndikimin e lëvizjes termike. Le të vëmë re karakteristikat kryesore të lidhjeve: distanca ndërbërthamore dhe energjia. Këto janë gjithashtu koncepte themelore të kimisë. Gjatësia e lidhjes përcaktohet në mënyrë eksperimentale me saktësi mjaft të lartë. Edhe energjia, por jo gjithmonë. Për shembull, është e pamundur të përcaktohet objektivisht se çfarë është në lidhje me një lidhje individuale në një molekulë komplekse. Sidoqoftë, energjia e atomizimit të një substance që kërkohet për të thyer të gjitha lidhjet ekzistuese përcaktohet gjithmonë. Duke ditur gjatësinë e lidhjes, mund të përcaktoni se cilët atome janë të lidhur (kanë një distancë të shkurtër) dhe cilët jo (kanë një distancë të gjatë).

Numri i koordinimit dhe koordinimi

Konceptet bazë të kimisë analitike përfshijnë këto dy terma. Çfarë kuptimi kanë? Le ta kuptojmë.

Numri i koordinimit paraqet numrin e fqinjëve më të afërt të atij atomi të veçantë. Me fjalë të tjera, është numri i atyre me të cilët ai është i lidhur kimikisht. Koordinimi paraqet pozicionin relativ, llojin dhe numrin e fqinjëve. Me fjalë të tjera, ky koncept është më kuptimplotë. Për shembull, numri i koordinimit të azotit, karakteristik për molekulat e amoniakut dhe acidit nitrik, është i njëjtë - 3. Megjithatë, koordinimi i tyre është i ndryshëm - jo planar dhe planar. Përcaktohet në mënyrë të pavarur nga idetë për natyrën e lidhjes, ndërsa shkalla e oksidimit dhe valenca janë koncepte të kushtëzuara që krijohen për të parashikuar paraprakisht koordinimin dhe përbërjen.

Përkufizimi i molekulës

Ne e kemi prekur tashmë këtë koncept duke shqyrtuar shkurtimisht konceptet dhe ligjet bazë të kimisë. Tani le ta shohim më në detaje. Tekstet shkollore shpesh përcaktojnë një molekulë si grimcën më të vogël neutrale të një substance që zotëron vetitë e saj kimike dhe është gjithashtu e aftë të ekzistojë në mënyrë të pavarur. Duhet të theksohet se ky përkufizim aktualisht është i vjetëruar. Së pari, ajo që të gjithë fizikantët dhe kimistët e quajnë molekulë nuk ruan vetitë e një substance. Uji shpërndahet, por kjo kërkon të paktën 2 molekula. Shkalla e shpërbërjes së ujit është 10 -7. Me fjalë të tjera, vetëm një molekulë në 10 milionë mund t'i nënshtrohet këtij procesi nëse keni një molekulë, apo edhe njëqind, nuk do të jeni në gjendje të merrni një ide për ndarjen e saj. Fakti është se efektet termike të reaksioneve në kimi zakonisht përfshijnë energjinë e ndërveprimit midis molekulave. Prandaj, ato nuk mund të gjenden duke përdorur njërën prej tyre. Si substancat kimike ashtu edhe ato fizike mund të identifikohen vetëm nga një grup i madh molekulash. Përveç kësaj, ka substanca në të cilat grimca "më e vogël" e aftë të ekzistojë në mënyrë të pavarur është pafundësisht e madhe dhe shumë e ndryshme nga molekulat e zakonshme. Një molekulë është në të vërtetë një grup atomesh që nuk janë të ngarkuar elektrikisht. Në një rast të veçantë, ky mund të jetë një atom, për shembull, Ne. Ky grup duhet të jetë i aftë të marrë pjesë në difuzion, si dhe në lloje të tjera të lëvizjes termike, duke vepruar si një njësi e vetme.

Siç mund ta shihni, konceptet themelore të kimisë nuk janë aq të thjeshta. Molekula është diçka që duhet studiuar me kujdes. Ka vetitë e veta, si dhe peshën molekulare. Për këtë të fundit do të flasim tani.

Masa molekulare

Si të përcaktohet në mënyrë eksperimentale pesha molekulare? Një mënyrë bazohet në ligjin e Avogadro-s, bazuar në densitetin relativ të avullit. Metoda më e saktë është spektrometria e masës. Një elektron rrëzohet nga një molekulë. Joni që rezulton fillimisht përshpejtohet në një fushë elektrike dhe më pas devijohet magnetikisht. Raporti i ngarkesës me masën përcaktohet pikërisht nga madhësia e devijimit. Ka edhe metoda të bazuara në vetitë që kanë tretësirat. Megjithatë, në të gjitha këto raste, molekulat sigurisht që duhet të jenë në lëvizje - në tretësirë, në vakum, në gaz. Nëse nuk lëvizin, është e pamundur të llogaritet objektivisht masa e tyre. Dhe vetë ekzistenca e tyre në këtë rast është e vështirë të zbulohet.

Veçoritë e substancave jo molekulare

Kur flitet për to, vihet re se ato përbëhen nga atome, jo nga molekula. Megjithatë, e njëjta gjë vlen edhe për gazrat fisnikë. Këto atome lëvizin lirshëm, prandaj është më mirë t'i konsideroni ato molekula monotomike. Megjithatë, kjo nuk është gjëja kryesore. Më e rëndësishmja, substancat jo-molekulare kanë shumë atome që janë të lidhur së bashku. Duhet theksuar se ndarja e të gjitha substancave në jo molekulare dhe molekulare është e pamjaftueshme. Ndarja sipas lidhjes është më kuptimplotë. Konsideroni, për shembull, ndryshimin në vetitë e grafitit dhe diamantit. Të dy janë karboni, por i pari është i butë dhe i dyti është i fortë. Si ndryshojnë nga njëri-tjetri? Dallimi qëndron pikërisht në lidhjen e tyre. Nëse marrim parasysh strukturën e grafitit, do të shohim se lidhjet e forta ekzistojnë vetëm në dy dimensione. Por në të tretën, distancat ndëratomike janë shumë domethënëse, prandaj, nuk ka lidhje të fortë. Grafiti rrëshqet dhe plasaritet lehtësisht nëpër këto shtresa.

Lidhja e strukturës

Përndryshe quhet dimension hapësinor. Ai përfaqëson numrin e dimensioneve të hapësirës, ​​të karakterizuar nga fakti se ato kanë një sistem të vazhdueshëm (pothuajse të pafund) skeletesh (lidhje të forta). Vlerat që mund të marrë janë 0, 1, 2 dhe 3. Prandaj, është e nevojshme të bëhet dallimi midis strukturave të lidhura tredimensionale, të shtresuara, zinxhirore dhe ishullore (molekulare).

Ligji i qëndrueshmërisë së përbërjes

Ne kemi mësuar tashmë konceptet themelore të kimisë. Substanca u shqyrtua shkurtimisht nga ne. Tani le të flasim për ligjin që zbatohet për të. Zakonisht formulohet si më poshtë: çdo substancë individuale (domethënë e pastër), pavarësisht se si është marrë, ka të njëjtën përbërje sasiore dhe cilësore. Por çfarë do të thotë koncepti, le ta kuptojmë?

Dy mijë vjet më parë, kur struktura e substancave nuk mund të studiohej ende me metoda të drejtpërdrejta, kur konceptet themelore kimike dhe ligjet e kimisë të njohura për ne as që ekzistonin, u përcaktua në mënyrë përshkruese. Për shembull, uji është një lëng që formon bazën e deteve dhe lumenjve. Nuk ka erë, ngjyrë, shije. Ka temperatura të tilla ngrirje dhe shkrirje, e bën ujin e detit të kaltërojë, sepse nuk është i pastër. Megjithatë, kripërat mund të ndahen me distilim. Përafërsisht në këtë mënyrë, duke përdorur një metodë përshkruese, u përcaktuan konceptet themelore kimike dhe ligjet e kimisë.

Për shkencëtarët e asaj kohe, nuk ishte e dukshme që lëngu, i cili izolohej me metoda të ndryshme (duke djegur hidrogjenin, dehidratimin e vitriolit, distilimin e ujit të detit), kishte të njëjtën përbërje. Një zbulim i madh në shkencë ishte prova e këtij fakti. U bë e qartë se raporti i oksigjenit dhe hidrogjenit nuk mund të ndryshojë pa probleme. Kjo do të thotë se elementet përbëhen nga atome - pjesë të pandashme. Kështu u morën formulat e substancave dhe u vërtetuan idetë e shkencëtarëve për molekulat.

Në ditët e sotme, çdo substancë përkufizohet, në mënyrë eksplicite ose të nënkuptuar, kryesisht nga formula e saj, në vend të pikës së shkrirjes, shijes ose ngjyrës. Uji është H 2 O. Nëse ka molekula të tjera, ai nuk do të jetë më i pastër. Prandaj, një substancë molekulare e pastër është ajo që përbëhet nga molekula të vetëm një lloji.

Megjithatë, çfarë ndodh me elektrolitet në këtë rast? Në fund të fundit, ato përmbajnë jone, dhe jo vetëm molekula. Duhet një përkufizim më rigoroz. Një substancë molekulare e pastër është ajo që përbëhet nga molekula të një lloji, si dhe, ndoshta, nga produkte të transformimit të shpejtë të tyre të kthyeshëm (izomerizimi, shoqërimi, shpërbërja). Fjala "i shpejtë" në këtë kontekst do të thotë se ne nuk mund t'i heqim qafe këto produkte ato rishfaqen menjëherë. Fjala "i kthyeshëm" tregon se transformimi nuk ka përfunduar. Nëse po, atëherë është më mirë të thuhet se është e paqëndrueshme. Në këtë rast, nuk është një substancë e pastër.

Ligji i ruajtjes së masës së lëndës

Ky ligj është i njohur në formë metaforike që nga kohërat e lashta. Ai tha se materia është e pakrijuar dhe e pathyeshme. Më pas u shfaq formulimi i saj sasior. Sipas tij, pesha (dhe që nga fundi i shekullit të 17-të - masa) është një masë e sasisë së materies.

Ky ligj në formën e tij të njohur u zbulua në 1748 nga Lomonosov. Në vitin 1789 u plotësua nga A. Lavoisier, një shkencëtar francez. Formulimi i tij modern tingëllon kështu: masa e substancave që hyjnë në një reaksion kimik është e barabartë me masën e substancave që përftohen si rezultat i tij.

Ligji i Avogadros, ligji i raporteve vëllimore të gazeve

E fundit prej tyre u formulua në 1808 nga J. L. Gay-Lussac, një shkencëtar francez. Aktualisht, ky ligj quhet ligji i Gay-Lussac. Sipas tij, vëllimet e gazeve që reagojnë lidhen me njëri-tjetrin, si dhe me vëllimet e produkteve të gazta që rezultojnë, si numra të plotë të vegjël.

Modeli që zbuloi Gay-Lussac shpjegon një ligj që u zbulua pak më vonë, në 1811, nga Amedeo Avogadro, një shkencëtar italian. Ai thotë se në kushte të barabarta (presion dhe temperaturë), gazrat që kanë vëllime të njëjta përmbajnë të njëjtin numër molekulash.

Dy pasoja të rëndësishme rrjedhin nga ligji i Avogadro. E para është se, në të njëjtat kushte, një mol i çdo gazi zë një vëllim të barabartë. Vëllimi i secilit prej tyre në kushte normale (të cilat janë një temperaturë prej 0 ° C dhe një presion prej 101.325 kPa) është 22.4 litra. Pasoja e dytë e këtij ligji është si vijon: në kushte të barabarta, raporti i masave të gazeve që kanë vëllim të njëjtë është i barabartë me raportin e masave të tyre molare.

Ka edhe një ligj që duhet përmendur patjetër. Le të flasim për të shkurtimisht.

Ligji dhe tabela periodike

D.I. Mendeleev, bazuar në vetitë kimike të elementeve dhe shkencën atomike-molekulare, zbuloi këtë ligj. Kjo ngjarje ka ndodhur më 1 mars 1869. Ligji periodik është një nga më të rëndësishmit në natyrë. Mund të formulohet si më poshtë: vetitë e elementeve dhe substancat komplekse dhe të thjeshta që ato formojnë kanë një varësi periodike nga ngarkesat e bërthamave të atomeve të tyre.

Tabela periodike, të cilën Mendeleev e krijoi, përbëhet nga shtatë periudha dhe tetë grupe. Kolonat e saj vertikale quhen grupe. Elementet brenda secilit kanë veti të ngjashme fizike dhe kimike. Grupi, nga ana tjetër, ndahet në nëngrupe (kryesore dhe dytësore).

Rreshtat horizontale të kësaj tabele quhen perioda. Elementet që gjenden në to ndryshojnë nga njëri-tjetri, por kanë edhe një gjë të përbashkët - që elektronet e tyre të fundit janë të vendosura në të njëjtin nivel energjie. Periudha e parë përmban vetëm dy elemente. Këto janë hidrogjeni H dhe heliumi He. Tetë elementë janë të pranishëm në periudhën e dytë. Në të katërtën, janë tashmë 18 prej tyre, që e ka caktuar këtë periudhë si të parën e madhe. E pesta gjithashtu ka 18 elemente, struktura e saj është e ngjashme me të katërtin. E gjashta përmban 32 elementë. E shtata nuk ka mbaruar. Kjo periudhë fillon me Francën (Fr). Mund të supozojmë se do të përmbajë 32 elementë, ashtu si i gjashti. Megjithatë, vetëm 24 janë gjetur deri më tani.

Rregulli i kthimit

Sipas rregullit të rikthimit, të gjithë elementët priren të fitojnë ose humbasin një elektron në mënyrë që të kenë konfigurimin me 8 elektrone të gazit fisnik më afër tyre. Energjia e jonizimit është sasia e energjisë e nevojshme për të hequr një elektron nga një atom. Rregulli i nxjerrjes thotë se kur lëvizni nga e majta në të djathtë në tabelën periodike, kërkohet më shumë energji për të hequr një elektron. Prandaj, elementët në anën e majtë kanë tendencë të humbasin një elektron. Përkundrazi, ata që janë të vendosur në anën e djathtë janë të etur për ta fituar atë.

Ne përvijuam shkurtimisht ligjet dhe konceptet bazë të kimisë. Sigurisht, ky është vetëm informacion i përgjithshëm. Është e pamundur të flitet në detaje për një shkencë kaq serioze në një artikull. Konceptet dhe ligjet bazë të kimisë, të përshkruara shkurtimisht në artikullin tonë, janë vetëm një pikënisje për studime të mëtejshme. Në fund të fundit, ka shumë seksione në këtë shkencë. Ekziston, për shembull, kimia organike dhe inorganike. Konceptet bazë të çdo seksioni të kësaj shkence mund të studiohen për një kohë shumë të gjatë. Por ato të paraqitura më sipër lidhen me çështje të përgjithshme. Prandaj, mund të themi se këto janë konceptet bazë të kimisë organike, si dhe kimisë inorganike.

Kimi supramolekulare (supramolekulare). (Kimi supramolekulare, Kimi supermolekulare) - një fushë ndërdisiplinore e shkencës, duke përfshirë aspektet kimike, fizike dhe biologjike të shqyrtimit të sistemeve kimike më komplekse sesa molekulat, të lidhura në një tërësi të vetme përmes ndërveprimeve ndërmolekulare (jo kovalente). Objektet e kimisë supramolekulare - asambletë supramolekulare, i ndërtuar në mënyrë spontane nga fragmente plotësuese, domethënë që ka korrespondencë gjeometrike dhe kimike, të ngjashme me montimin spontan të strukturave hapësinore më komplekse në një qelizë të gjallë. Një nga problemet themelore të kimisë moderne është projektimi i synuar i sistemeve të tilla, krijimi i përbërjeve supramolekulare shumë të renditura me një strukturë dhe veti të dhëna nga "blloqet ndërtuese" molekulare. Formacionet supramolekulare karakterizohen nga rregullimi hapësinor i përbërësve të tyre, arkitektura e tyre, "suprastruktura", si dhe llojet e ndërveprimeve ndërmolekulare që mbajnë përbërësit së bashku. Në përgjithësi, ndërveprimet ndërmolekulare janë më të dobëta se lidhjet kovalente, kështu që shoqëruesit supramolekularë janë më pak të qëndrueshëm termodinamikisht, më kinetikisht të lakueshëm dhe më dinamikë se molekulat.

Sipas terminologjisë së kimisë supramolekulare, përbërësit e asociacioneve supramolekulare zakonisht quhen receptor(ρ) dhe substrate(σ), ku substrati është komponenti më i vogël që vjen në kontakt. Kushtet lidhje përfshirje, clatrate Dhe lidhja mysafir-pritës (kompleks) karakterizojnë përbërjet që ekzistojnë në gjendje të ngurtë dhe i përkasin asambleve të ngurta supramolekulare.

Lidhja selektive e një substrati specifik σ dhe receptorit të tij ρ për të formuar supermolekulaσρ ndodh si rezultat i procesit njohja molekulare. Nëse, përveç vendeve lidhëse, receptori përmban grupe funksionale reaktive, ai mund të ndikojë në kimikatet transformimet në substratin e tij shoqërues, duke vepruar si një katalizator supramolekular. Receptori lipofilik, i tretshëm në membranë mund të veprojë si bartëse, duke kryer transporti, transferimi nënshtresa e lidhur. Kështu, njohja molekulare, transformimi, transferimi janë funksionet kryesore të objekteve supramolekulare.

Kimia supramolekulare mund të ndahet në dy fusha të gjera, pjesërisht të mbivendosura, të cilat trajtohen përkatësisht: 1) supermolekula- i përcaktuar mirë, diskrete oligo formacionet molekulare që lindin për shkak të lidhjes ndërmolekulare të disa komponentëve (receptorit dhe substratit(eve)) në përputhje me disa "programe" që veprojnë në bazë të parimeve të njohjes molekulare; 2) asambletë supramolekulare- lidhjet polimolekulare që lindin si rezultat i bashkimit spontan të një numri pafundësisht të madh përbërësish në një fazë specifike, të karakterizuar nga një organizim pak a shumë i caktuar në nivelin mikroskopik dhe vetitë makroskopike në varësi të natyrës së fazës (film, shtresë , membrana, vezikula, faza mezomorfe, kristali etj.) d.).

Një formalizëm i veçantë përdoret për të përshkruar vendndodhjen e substratit(eve) në lidhje me receptorin. Komplekset e jashtme adduktore mund të caktohen si , ose . Për të treguar komplekset e përfshirjes së σ në ρ dhe kryqëzimin e pjesshëm të σ dhe ρ, përdoren përkatësisht simbolet matematikore të përfshirjes ⊂ dhe kryqëzimit ∩ - dhe . Në literaturën moderne kimike, së bashku me simbolin ∩, përdoret shpesh edhe simboli alternativ @.

Faqe 1

Kimia e molekulave të tilla si C2H2, N2H2 dhe H2O2 përcaktohet nga orbitalet e formuara nga kombinimi i px - dhe py - A. Në acetilen lineare, këto orbitale krijojnë orbitale të mbushura tsv - dhe icg boshe (kapitulli. Molekula , natyrisht, ka simetri boshtore.  

Kimia e molekulës së monoksidit të karbonit pjesërisht mund të shpjegohet mirë nga kjo formë, ekuivalenti i së cilës për sa i përket teorisë molekulare të orbitës nuk merret parasysh këtu. Në këtë strukturë, karboni ka një palë elektronesh të izoluara dhe një orbitale të paplotësuar, pasi bërthama e karbonit është e rrethuar nga vetëm një sekset elektronesh në vend të oktetit të zakonshëm. Bazuar në këto konsiderata, mund të pritet që monoksidi i karbonit është gjithashtu i aftë të ndërveprojë me grupe nukleofile, për shembull bazat, të cilat mund të jenë një burim elektronesh për të mbushur oktetin. Në të vërtetë, reaksione të ngjashme të monoksidit të karbonit janë të njohura; disa prej tyre do të diskutohen edhe më poshtë.  

Kimia e molekulave vazhdon të jetë kimi organike moderne. Sidoqoftë, për përbërjet inorganike, forma molekulare e ekzistencës së një substance është karakteristike vetëm për gjendjen e gazit dhe avullit.  

Kimia e molekulave vazhdon të jetë kimi organike moderne, dhe shumica e substancave inorganike nuk kanë një strukturë molekulare. Në rastin e fundit, makrotrupat përbëhen ose nga atome të të njëjtit element kimik ose nga atome të elementeve të ndryshëm. Njohja e formës jo-molekulare të ekzistencës së një lënde të ngurtë çon në nevojën për të rishikuar disa dispozita të atomizmit kimik, për të modernizuar ligjet dhe konceptet bazë që janë të vlefshme për kiminë pneumatike (gazore).  

Në kiminë e molekulave ekzistojnë dy parime kryesore.  

Ashtu si në kiminë molekulare, reaksionet ekzotermike dhe endotermike mund të ndodhin në kiminë bërthamore. Përcaktimi i madhësisë dhe shenjës së efektit termik të reaksioneve mund të kryhet duke përdorur ligjin e ekuivalencës së masës dhe energjisë.  

Teoria e grupit përdoret këtu shumë më gjerësisht sesa në kiminë molekulare. Në të njëjtën kohë, aftësia për të nxjerrë ligjet e spektrit të masës së grimcave nga parimet themelore, le të themi nga gjeometridinamika, është shumë më problematike këtu sesa aftësia për të llogaritur energjinë e lidhjes së një molekule duke përdorur ekuacionin e Schrödinger.  

Një dëshirë e tillë për të shtrirë idetë dhe teoritë që u rritën në thellësitë e kimisë organike (kimia e molekulave) në fushën e kimisë inorganike doli, siç është tashmë e qartë për ne, të paligjshme, kryesisht sepse përbërjet inorganike janë, si një rregull, sisteme jo molekulare. Në të njëjtat sisteme, nuk mbizotërojnë lidhjet kovalente, por lidhjet jonike. Një tipar dallues i përbërjeve komplekse është se ato janë komponime molekulash, jo atomesh.  

Në fillim, ne po flisnim vetëm për kofaktorë, të cilët, megjithatë, shpesh u gjetën në bazë të analizës së njësive strukturore kristalore dhe u transferuan në kiminë molekulare, pavarësisht mungesës së materialit për marrëdhëniet midis kimisë së molekulave dhe kimisë kristalore. Për komponimet e klasave të caktuara, këto marrëdhënie janë aq të thjeshta sa bëjnë të mundur që paraprakisht t'u caktohen valenca të caktuara grimcave, nga të cilat mund të nxirren koeficientët aktualë. Nuk duhet neglizhuar se kjo rregullsi (e cila, për shkak të vështirësive të shumta, nuk mund të merret si e mirëqenë për përbërjet kimike në përgjithësi) u njoh kaq shpejt vetëm për një arsye gjeokimike. Oksigjeni është elementi më i rëndësishëm i litosferës së jashtme, dhe në bazë të marrëdhënieve midis numrit të atomeve të oksigjenit dhe elementëve të tjerë në përbërjet e oksigjenit u nxor rregulli që në përbërjet elektrikisht neutrale çdo marrëdhënie stoikiometrike është e pamundur.  

Në fillim, ne po flisnim vetëm për koeficientët, të cilët, megjithatë, shpesh u gjetën në bazë të analizës së njësive strukturore kristalore dhe u transferuan në kiminë molekulare, pavarësisht mungesës së materialit për marrëdhëniet midis kimisë së molekulave dhe kimisë kristalore. Aktualisht mund të supozojmë se në lidhjet atomike neutrale elektrike, llojet e njohura të atomeve në kushte normale qëndrojnë në raporte të thjeshta stoikiometrike me të tjerët. Për komponimet e klasave të caktuara, këto marrëdhënie janë aq të thjeshta sa bëjnë të mundur që paraprakisht t'u caktohen valenca të caktuara grimcave, nga të cilat mund të nxirren koeficientët aktualë. Nuk duhet neglizhuar se kjo rregullsi (e cila, për shkak të vështirësive të shumta, nuk mund të merret si e mirëqenë për përbërjet kimike në përgjithësi) u njoh kaq shpejt vetëm për një arsye gjeokimike. Oksigjeni është elementi më i rëndësishëm i litosferës së jashtme, dhe në bazë të marrëdhënieve midis numrit të atomeve të oksigjenit dhe elementëve të tjerë në përbërjet e oksigjenit u nxor rregulli që në përbërjet elektrikisht neutrale çdo marrëdhënie stoikiometrike është e pamundur.  

Manifestimet e ndërveprimeve elektronike-vibronike (ose shkurtimisht vibronike) në sistemet poliatomike, në literaturën e bashkuar nën emrin e përgjithshëm të efektit Jahn-Teller, aktualisht formojnë një drejtim të ri me zhvillim të shpejtë në fizikën dhe kiminë e molekulave dhe kristaleve.  

Është e lehtë të shihet se ka dallime thelbësore midis reagimeve I dhe II. Reaksioni I përfaqësoj kiminë molekulare; Vetëm faktorët e energjisë janë të përfshirë në aktivizimin e reagentëve të tyre. Reaksionet II përfaqësojnë të gjithë kiminë në të cilën ndryshimet në molekula kryhen kryesisht me pjesëmarrjen e sistemeve bertolide. Drejtimi dhe shpejtësia e reaksioneve I përcaktohen tërësisht nga struktura kimike e molekulave që reagojnë. Drejtimi dhe shpejtësia e reaksioneve II përcaktohen si nga struktura kimike e molekulave reaguese ashtu edhe nga organizimi kimik i sistemit katalitik.  

Meqenëse një gjendje e ngacmuar është e nevojshme për formimin e një unaze të mbyllur nga lidhjet hidrogjenore, duket se nuk ka kuptim të studiojmë në detaje ndikimin e grupeve të ndryshme të zëvendësuesve në procesin e ciklimit duke përdorur të dhëna për reaksionet e zakonshme të kimisë organike. Mund të thuhet se fotokimia merret me kiminë e molekulave në një gjendje të ngacmuar dhe jo bazë.  

Doja të ndalem shkurtimisht në çështjen e reaktivitetit të molekulave në gjendjen e trefishtë. Kjo pyetje, në përgjithësi, është shumë e madhe, pasi kimia e molekulave në gjendjen e trefishtë është një fushë e pavarur. Do të ndalem vetëm në karakteristikën cilësore të energjisë së aktivizimit të një reaksioni në të cilin marrin pjesë molekulat në gjendjen e trefishtë. Si ndryshon një molekulë e tillë nga një radikal? Shembulli më i thjeshtë është molekula O2, për të cilën gjendja e trefishtë është e bluar. Në këtë rast, natyrisht, nuk ka energji aktivizimi.  

Çfarë është kimia molekulare

Degë e kimisë që studion molekulat

Molekulë (novolat. molekula, zvogëluese e moleve latine - masë, grimca më e vogël e një lënde që e pajis me veti kimike. Një molekulë përbëhet nga atome, më saktë, nga bërthamat atomike, nga elektronet e brendshme përreth dhe nga elektronet e jashtme valente që formojnë lidhje kimike. (shih Valencën. Elektronet e brendshme të atomeve zakonisht nuk marrin pjesë në formimin e lidhjeve kimike. Përbërja dhe struktura e molekulave të një lënde të caktuar nuk varen nga mënyra e përgatitjes së saj. Në rastin e molekulave monatomike (p.sh. , gazet inerte, konceptet e molekulës dhe atomit janë të njëjta.
Koncepti i molekulave u prezantua për herë të parë në kimi në lidhje me nevojën për të dalluar një molekulë, si sasia më e vogël e një substance që hyn në reaksione kimike, nga një atom, si sasia më e vogël e një elementi të caktuar që është pjesë e një molekule. (Kongresi Ndërkombëtar në Karlsruhe, 1860). Ligjet bazë të strukturës së molekulave u krijuan si rezultat i studimit të reaksioneve kimike, analizës dhe sintezës së përbërjeve kimike, si dhe përmes përdorimit të një sërë metodash fizike.
Atomet kombinohen në molekula në shumicën e rasteve me lidhje kimike. Në mënyrë tipike, një lidhje e tillë krijohet nga një, dy ose tre palë elektrone të përbashkëta midis dy atomeve. Një molekulë mund të përmbajë atome të ngarkuar pozitivisht dhe negativisht, d.m.th., jone; në këtë rast realizohen ndërveprime elektrostatike. Përveç atyre të treguara, ka edhe ndërveprime më të dobëta midis atomeve në molekula. Forcat repulsive veprojnë midis atomeve të palidhura me valencë.
Përbërja e molekulave shprehet me formula kimike. Formula empirike (për shembull, C2H6O për alkoolin etilik përcaktohet në bazë të raportit atomik të elementeve që përmbahen në substancë, të përcaktuar nga analiza kimike dhe peshës molekulare.
Zhvillimi i studimit të strukturës së molekulave është i lidhur pazgjidhshmërisht me sukseset, para së gjithash, të kimisë organike. Teoria e strukturës së përbërjeve organike, e krijuar në vitet '60. Shekulli i 19 Punimet e A. M. Butlerov, F. A. Kekule, A. S. Cooper dhe të tjerë bënë të mundur përfaqësimin e strukturës së molekulave me formula strukturore ose formula strukturore që shprehin sekuencën e lidhjeve kimike të valencës në molekula. Me të njëjtën formulë empirike, mund të ketë molekula të strukturave të ndryshme që kanë veti të ndryshme (dukuri i izomerizmit. Të tilla, për shembull, janë alkooli etilik C5H5OH dhe dimetil eteri (CH3)2O. Formulat strukturore të këtyre përbërjeve ndryshojnë:
Në disa raste, molekulat izomere transformohen shpejt në njëra-tjetrën dhe midis tyre vendoset një ekuilibër dinamik (shih Tautomerizmi. Më pas, J. H. van't Hoff dhe në mënyrë të pavarur kimisti francez A. J. Le Bel arritën në një kuptim të rregullimit hapësinor të atomeve në molekulë dhe për shpjegimin e fenomenit të stereoizomerizmit, A. Werner (1893) zgjeroi idetë e përgjithshme të teorisë së strukturës në përbërjet komplekse inorganike. në studimin e vetëm të vetive të tyre kimike, në shumicën dërrmuese të rasteve, konfirmuan plotësisht formulat strukturore të kimisë të vendosura nga studimi i sasive makroskopike të një substance, dhe jo molekulave individuale.
Në fizikë, koncepti i molekulave doli të ishte i nevojshëm për të shpjeguar vetitë e gazeve, lëngjeve dhe trupave të ngurtë. Dëshmia e drejtpërdrejtë eksperimentale e ekzistencës së molekulave u mor për herë të parë duke studiuar lëvizjen Brownian

DETYRA TË NGJASHME: