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2.6: Formas Moleculares
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Molecular Shapes
 
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2.6: Molecular Shapes

2.6: Formas Moleculares

Overview

The shape of a molecule contributes to its function and its interactions with other molecules. Over the years, many different models have been developed for the visual representation of molecules.

Two-Dimensional Representations of Molecules

Lewis structures were developed by Gilbert Newton Lewis, who first published these structures in his paper “The Atom and the Molecule” in 1916. Lewis structures use the chemical symbols for elements. Lines linking elements represent covalent bonds, and pairs of dots represent pairs of electrons that do not participate in a bond.

The bond line structure is a simpler way to visualize organic (carbon-based) molecules than the Lewis structure. In bond line structures, carbon and hydrogen atoms are understood to exist anywhere that a line terminates or bends at an angle, rather than being explicitly drawn. Bond line structures are especially useful for modeling larger molecules that contain large amounts of carbon and hydrogen or very long hydrocarbon chains, such as those commonly encountered in organic chemistry and biochemistry.

Three-Dimensional Representations of Molecules

2D models are useful for understanding basic molecular structures. However, to predict how molecules will interact with one another and with other substances, it is important to understand how molecules exist in three-dimensional space. Ball and stick models show 3D relationships between atoms within a molecule.

Space-filling models take the concept of ball and stick models further, providing a more accurate 3D view of molecules by depicting atoms in a way that maintains the ratio of atomic radii. Rather than using lines between atoms to represent bonds, the proximity of spheres to one another indicates bond strength. Atoms with stronger bonds, such as double bonds, are represented by spheres that overlap more than spheres representing more weakly-bonded atoms. Labeling atoms with their chemical symbols is generally not necessary, because space-filling and ball and stick models both use standardized colors to represent atoms of different elements. Red represents oxygen, black is carbon, and white is hydrogen. Other elements that commonly form covalent compounds, including nitrogen, sulfur, phosphorus, chlorine, fluorine, and bromine, are indicated by specific colors as well.

Visão Geral

A forma de uma molécula contribui para a sua função e interações com outras moléculas. Ao longo dos anos, muitos modelos diferentes foram desenvolvidos para a representação visual de moléculas.

Representações Bidimensionais de Moléculas

As estruturas de Lewis foram desenvolvidas por Gilbert Newton Lewis, que publicou pela primeira vez essas estruturas no seu artigo “O Átomo e a Molécula” em 1916. As estruturas de Lewis usam os símbolos químicos para os elementos. As linhas que ligam os elementos representam ligações covalentes, e pares de pontos representam pares de eletrões que não participam de uma ligação.

A estrutura de linha de ligação é uma maneira mais simples de visualizar moléculas orgânicas (baseadas em carbono) do que a estrutura de Lewis. Em estruturas de linhas de ligação, os átomos de carbono e hidrogénio são tidos como existentes em qualquer local onde uma linha termina ou está dobrada em um ângulo, em vez de estarem explicitamente desenhados. Estruturas de linha de ligação são especialmente úteis para modelar moléculas maiores que contêm grandes quantidades de carbono e hidrogénio ou cadeias de hidrocarbonetos muito longas, como as comumente encontradas em química orgânica e bioquímica.

Representações Tridimensionais de Moléculas

Modelos 2D são úteis para perceber estruturas moleculares básicas. No entanto, para prever como as moléculas irão interagir entre si e com outras substâncias, é importante perceber como as moléculas existem no espaço tridimensional. Modelos de bolas e varetas mostram relações 3D entre átomos dentro de uma molécula.

Modelos compactos levam o conceito dos modelos de bolas e varetas mais além, oferecendo uma visão 3D mais precisa das moléculas, representando átomos de uma maneira que mantém a proporção dos raios atómicos. Em vez de usar linhas entre átomos para representar ligações, a proximidade das esferas entre si indica a força da ligação. Átomos com ligações mais fortes, como ligações duplas, são representados por esferas que se sobrepõem mais do que esferas que representam átomos com ligações mais fracas. Rotular átomos com os seus símbolos químicos geralmente não é necessário, porque modelos compactos e de bolas e varetas usam cores padronizadas para representar átomos de diferentes elementos. Vermelho representa oxigénio, preto é carbono, e branco é hidrogénio. Outros elementos que comumente formam compostos covalentes, incluindo nitrogénio, enxofre, fósforo, cloro, flúor e bromo, também são indicados por cores específicas.

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