Back to chapter

2.6:

الأشكال الجزيئية

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Molecular Shapes

Languages

Share

يمكن وصف الجزيء نفسه في عدد من الترتيبات الهيكلية لإبراز وظائف محددة. يُسمى النموذج الأكثر شيوعاًبنية وهو تمثيل ثنائي الأبعاد يلاحظ الذرات مع رمزها الكيميائي وروابطها الإلكترونية بينها كخطوط. تمثل النقاط أي أزواج غير مشاركة من الإلكترونات.يتم تبسيط هياكل خطوط الروابط عن طريق إزالة الكربونات والهيدروجين. ويعد وجودها ضمنياًفي زوايا الروابط. يمكن أن تكون مفيدة في الكيمياء العضوية،حيث تحتوي العديد من الجزيئات على أعمدة كربون طويلة أو هياكل دائرية.الترتيب الأكثر دقة هو نموذج الكرة والعصا،وهو تفسير ثلاثي الأبعاد يُوضح الذرات في شكل كرات ملونة وروابطها باستخدام العصي. في هذه الحالة،يتم بسهولة تصور الزوايا الرابطة ومراكزها النسبية في الفراغ. وبالمثل،في النماذج المليئة بالفراغ،يتم الحفاظ على الترميز اللوني للذرات،ولكن الحجم الثلاثي الأبعاد للذرات الفردية،يمثّل الآن نصف قطرها الذري النسبي.يُشار إلى الروابط بين الذرات عن طريق التقارب من جزيء واحد إلى آخر.

2.6:

الأشكال الجزيئية

نظره عامه

شكل الجزيء يساهم في وظيفته و تفاعلاته مع الجزيئات الأخرى. على مر السنين ، وضعت العديد من النماذج المختلفة للتمثيل البصري للجزيئات.

التمثيلات ثنائية الأبعاد للجزيئات

تم تطوير تراكيب لويس من قبل جيلبرت نيوتن لويس ، الذي نشر هذه التراكيب لأول مرة في ورقته ”الذرة و الجزيء“ في عام ١٩١٦. تستخدم تراكيب لويس الرموز الكيميائية للعناصر. و تمثل الخطوط التي تربط العناصر الروابط التساهمية ، و تمثل أزواج النقاط أزواجاً من الإلكترونات التي لا تشارك في الروابط.

هيكل خط الروابط هو وسيلة أبسط لتصور الجزيئات العضوية (القائمة على الكربون) من بنية لويس. في تراكيب خط الروابط ، من المفهوم أن ذرات الكربون و الهيدروجين موجودة في أي مكان ينتهي فيه الخط أو ينحني بزاوية ، بدلاً من أن يتم رسمها صراحة. تراكيب خط الروابط مفيدة بشكل خاص لنمذجة الجزيئات الكبيرة التي تحتوي على كميات كبيرة من الكربون و الهيدروجين أو سلاسل الهيدروكربونات الطويلة جداً ، مثل تلك التي توجد عادة في الكيمياء العضوية و الكيمياء الحيوية.

تمثيل ثلاثي الأبعاد للجزيئات

تعد النماذج ثنائية الأبعاد مفيدة لفهم التراكيب الجزيئية الأساسية. و مع ذلك ، للتنبؤ كيف ستتفاعل الجزيئات مع بعضها البعض و مع المواد الأخرى ، من المهم فهم كيفية وجود الجزيئات في الفضاء ثلاثي الأبعاد. تظهر نماذج الكرة و العصا العلاقات ثلاثية الأبعاد بين الذرات داخل الجزيء.

نماذج ملء الفضاء تأخذ مفهوم نماذج الكرة و العصا أبعد من ذلك ، و توفر رؤية ثلاثية الأبعاد أكثر دقة للجزيئات من خلال تصوير الذرات بطريقة تحافظ على نسب أنصاف الأقطار الذرية. بدلا من استخدام خطوط بين الذرات لتمثيل الروابط ، فإن قرب الكرات من بعضها البعض يشير إلى قوة الرابطة. فالذرات ذات الروابط الأقوى ، مثل الروابط المزدوجة ، يتم تمثيلها بكرات تتداخل أكثر من الكرات التي تمثل ترابط ذرات أكثر ضعفاً. وسم الذرات برموزها الكيميائية غير ضروري بشكل عام ، لأن نماذج ملء الفضاء ، و الكرة و العصا ، تستخدم ألواناً موحدة لتمثيل ذرات العناصر المختلفة. الأحمر يمثل الأكسجين ، و الأسود هو الكربون ، و الأبيض هو الهيدروجين. أما العناصر الأخرى التي تشكل عادة مركبات تساهمية ، بما في ذلك النيتروجين و الكبريت و الفوسفور و الكلور و الفلور و البروم ، فتوضح أيضاً بألوان محددة.