2.6: Molekulare Formen
Überblick
Die Form eines Moleküls trägt zu seiner Funktion und zu seinen Wechselwirkungen mit anderen Molekülen bei. Im Laufe der Jahre wurden viele verschiedene Modelle für die Visualisierung von Molekülen entwickelt.
Zwei-dimensionale Darstellung von Molekülen
Die Lewis-Struktur wurden von Gilbert Newton Lewis entwickelt. Veröffentlicht hat dieser jene Strukturen zuerst in seiner Arbeit “The Atom and the Molecule” im Jahr 1916. Lewis-Strukturen verwenden die chemischen Symbole für die jeweiligen Elemente. Linien, welche diese Elemente verbinden, stellen kovalente Bindungen dar. Punktpaare zeigen Paare von Elektronen, die an keiner Bindung beteiligt sind.
Die Bindungslinienstruktur ist eine einfachere Art, organische (kohlenstoffbasierte) Moleküle zu visualisieren, als die Lewis-Struktur. In den Bindungslinienstrukturen werden Kohlenstoff -und Wasserstoffatome überall dort angenommen, wo eine Linie endet oder sich in einem Winkel biegt. Sie werden nicht noch einmal explizit visualisiert. Sie sind besonders nützlich für die Modellierung größerer Moleküle, die große Mengen an Kohlenstoff und Wasserstoff oder sehr lange Kohlenwasserstoffketten enthalten, wie sie in der organischen Chemie und Biochemie häufig vorkommen.
Dreidimensionale Darstellung von Molekülen
2D-Modelle sind nützlich, um grundlegende molekulare Strukturen verstehen zu können. Um jedoch vorhersagen zu können, wie Moleküle miteinander und mit anderen Substanzen interagieren, ist es wichtig zu verstehen, wie diese Moleküle im dreidimensionalen Raum aussehen. Kugel -und Stabmodelle zeigen die 3D-Beziehungen zwischen den Atomen innerhalb eines Moleküls.
Raumfüllende Modelle führen das Konzept der Kugel -und Stabmodelle weiter und ermöglichen eine genauere 3D-Ansicht von Molekülen. Sie stellen Atome so dar, dass das Verhältnis der Atomradien beibehalten wird. Anstatt Linien zwischen den Atomen zur Darstellung von Bindungen zu verwenden, zeigt die Nähe der Kugeln zueinander die Bindungsstärke an. Atome mit stärkeren Bindungen, wie z.B. Doppelbindungen, werden durch Kugeln dargestellt, die sich stärker überlappen. Kugeln die sich weniger überlappen repräsentieren schwächer gebundene Atome. Eine Beschriftung der Atome mit ihren chemischen Symbolen ist im Allgemeinen nicht notwendig. Sowohl raumfüllende als auch Kugel -und Stabmodelle verwenden standardisierte Farben, um Atome verschiedener Elemente darzustellen. Rot steht für Sauerstoff, Schwarz für Kohlenstoff und Weiß für Wasserstoff. Andere Elemente, die üblicherweise kovalente Bindungen eingehen werden ebenfalls durch jeweilige spezifische Farben angezeigt. Zu ihnen gehören Stickstoff, Schwefel, Phosphor, Chlor, Fluor und Brom.
