Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

2.6: Moleculaire vormen
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Molecular Shapes
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT

2.6: Molecular Shapes

2.6: Moleculaire vormen

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.

Overzicht

De vorm van een molecuul draagt bij aan zijn functie en zijn interacties met andere moleculen. Door de jaren heen zijn er veel verschillende modellen ontwikkeld voor de visuele weergave van moleculen.

Tweedimensionale representaties van moleculen

Lewis-structuren zijn ontwikkeld door Gilbert Newton Lewis, die deze structuren voor het eerst publiceerde in zijn paper "The Atom and the Molecule" in 1916. Lewis-structuren gebruiken de chemische symbolen voor elementen. Lijnen verbindende elementen vertegenwoordigen covalente bindingen, en paren stippen vertegenwoordigen paren elektronen die niet deelnemen aan een binding.

De bindingslijnstructuur is een eenvoudigere manier om organische (op koolstof gebaseerde) moleculen te visualiseren dan de Lewis-structuur. In bindingslijnstructuren wordt aangenomen dat koolstof- en waterstofatomen overal bestaan waar een lijn eindigt of onder een hoek buigt, in plaats van expliciet te zijn getekend. Bindingslijnstructuren zijn vooral nuttig voor het modelleren van grotere moleculen die lar bevattenge hoeveelheden koolstof en waterstof of zeer lange koolwaterstofketens, zoals die vaak voorkomen in de organische chemie en biochemie.

Driedimensionale representaties van moleculen

2D-modellen zijn nuttig voor het begrijpen van basale moleculaire structuren. Om te voorspellen hoe moleculen met elkaar en met andere stoffen zullen interageren, is het echter belangrijk om te begrijpen hoe moleculen in een driedimensionale ruimte bestaan. Ball and stick-modellen tonen 3D-relaties tussen atomen binnen een molecuul.

Ruimtevullende modellen gaan verder met het concept van bal- en stokmodellen en bieden een nauwkeuriger 3D-beeld van moleculen door atomen weer te geven op een manier die de verhouding van de atoomstralen behoudt. In plaats van lijnen tussen atomen te gebruiken om bindingen weer te geven, geeft de nabijheid van bollen tot elkaar de bindingssterkte aan. Atomen met sterkere bindingen, zoals dubbele bindingen, worden vertegenwoordigd door bollen die meer overlappen dan bollen die meer zwak gebonden atomen vertegenwoordigen. Atomen labelenmet hun chemische symbolen is over het algemeen niet nodig, omdat ruimtevullende en bal- en stokmodellen beide gestandaardiseerde kleuren gebruiken om atomen van verschillende elementen weer te geven. Rood staat voor zuurstof, zwart is koolstof en wit is waterstof. Andere elementen die gewoonlijk covalente verbindingen vormen, waaronder stikstof, zwavel, fosfor, chloor, fluor en broom, worden ook aangegeven met specifieke kleuren.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter