2.6 : Moleculaire vormen

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 "Het Atoom en de Molecuul" in 1916. Lewis-structuren gebruiken de chemische symbolen voor elementen. Covalente bindingen worden aangegeven met lijnen, en het aantal vrije elektronen paren die niet deelnemen aan de binden worden weergegeven met een paar stippen.

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 uit veel koolstof en waterstof of zeer lange koolwaterstofketens bestaan, 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. Het echter belangrijk om te begrijpen hoe moleculen in een driedimensionale ruimte bestaan om te kunnen voorspellen hoe moleculen met elkaar en met andere stoffen een interactie aangaan. Bal-en stok-modellen tonen de 3D-relaties tussen atomen binnen een molecuul.

Ruimtevullende modellen bouwen voort op 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 het 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 weergegeven door bollen die meer overlappen dan bollen die zwakkere gebonden atomen vertegenwoordigen. Het is over het algemeen niet nodig om atomen met hun chemische symbolen te labelen, omdat ruimtevullende en bal- en stok-modellen allebei gestandaardiseerde kleuren gebruiken om atomen van verschillende elementen weer te geven. Rood staat voor zuurstof, zwart voor koolstof en wit voor waterstof. Andere elementen die doorgaans covalente verbindingen vormen, waaronder stikstof, zwavel, fosfor, chloor, fluor en broom, worden ook aangegeven met specifieke kleuren.