3.3: النماذج الجزيئية

3.3: النماذج الجزيئية

تلعب النماذج الفيزيائية التي تمثل البنى الجزيئية للمركبات الكيميائية دوراً أساسياً في فهم الكيمياء. ويسهل استخدام النماذج الجزيئية تصوّر هياكل وأشكال الذرات والجزيئات.

النموذج الهيكلي

يتم إنجاز تمثيلات مبسطة ثنائية الأبعاد للمركبات الكيميائية باستخدام النماذج الهيكلية. يوضح الرسم التوضيحي فقط الإطار الجزيئي أو الروابط دون إظهار الذرات صراحة. في هذا التمثيل، لا يتم عرض العديد من ذرات الكربون وذرات الهيدروجين بشكل صريح. ومع ذلك، فإن مواقع الذرّات تكون ضمنية من خلال التقاطعات أو نهايات الروابط. يساعد هذا النموذج في تمثيل تراكيب كيميائية أكبر وأكثر تعقيداً.

نموذج الكرة والعصا

نماذج الكرة والعصا هي نماذج ثلاثية الأبعاد، حيث يتم تصوير الذرات على أنها كرات أو مجسمات كروية مرمّزة بألوان، خاصة بعناصر مختلفة. يتم تمثيل الروابط الكيميائية التي تربط الذرات بقضبان ليسهل تصوّرها. عند القيام بذلك، يتم جعل أحجام الكرات أصغر نسبياً، وبالتالي المساومة على الارتباط النسبي مع الحجم الذري الفعلي. ومع ذلك، فإن نموذج الكرة والعصا يحدد الزوايا بين الذرات، ويصوًر بوضوح الهندسة الجزيئية للبنى البسيطة إلى الأكثر تعقيداً مقارنةً بالنماذج الجزيئية الأخرى.

النموذج المالئ للفراغ

تعد النماذج التي تملأ الفراغ أكثر واقعية ، حيث يتم تكبير حجم الذرات لملء الفراغ بين بعضها البعض. يتم تحديد حجم وموضع الذرّة في هذا النموذج من خلال خصائص الترابط الخاصة بها ونصف قطر فان ديرفالس، أو مسافة التلامس. يصف نصف قطر فان ديرفالس مدى قرب ذرتين من بعضهما البعض عندما لا تربطهما رابطة تساهمية. توضح المجالات في هذا النموذج المساحة النسبية التي تشغلها كل ذرة داخل مركب، في حين أن الزوايا  بين الذرّات غير مرئية بوضوح 

تم تصميم اتفاقية التلوين CPK لأول مرة بواسطة الكيميائيين روبرت كوري و لينوس باولنغ ، ثم تم تحسينها لاحقًا بواسطة والتر كولتون، حيث تحدد اتفاقية التلوين CPK ألواناً معينة لذرات كل عنصر. على سبيل المثال، وفقاً لاتفاقية CPK، جميع ذرات الهيدروجين ملونة باللون الأبيض، وذرات الكربون سوداء، وذرات النيتروجين زرقاء، وذرات الأكسجين حمراء، وذرات الكبريت صفراء داكنة، وذرات الفوسفور أرجوانية. يتم تمثيل المعادن القلوية الترابية باللون الأخضر الداكن، ويتم الإشارة إلى المعادن القلوية باللون البنفسجي.

كمثال، يمكن تمثيل النماذج الجزيئية المختلفة لحمض الخليك (CH ₃ COOH) بالطرق التالية:

Skeletal model	Ball-and-stick model	Space-filling model

 

هذا النص مقتبس من: Openstax, Chemistry 2e, Section 2.4: Chemical Formulas.

---

Tags

Molecular Models Three-dimensional Ball-and-stick Model Space-filling Model Chemical Compound Atoms Physical Objects Plastic Wood Virtual Simulations Spheres Balls Sticks Rods Chemical Bonds Bond Angle Double Bonds Triple Bonds Atomic Nuclei Color-coded CPK Coloring Convention Hydrogen Atoms Carbon Atoms Oxygen Atoms Realistic Model