Органикалык эмес жана органикалык заттардын молекулаларынын мейкиндик түзүлүшү алардын химиялык жана физикалык касиеттерин сүрөттөөдө чоң мааниге ээ. Эгерде бир затты кагаз бетиндеги тамгалардын жана сандардын жыйындысы катары карай турган болсок, анда дайыма эле туура жыйынтыкка келүү мүмкүн эмес. Көптөгөн кубулуштарды, өзгөчө органикалык химияга тиешелүү кубулуштарды сүрөттөө үчүн, молекуланын стереометриялык түзүлүшүн билүү зарыл.
Стереометрия деген эмне
Стереометрия – заттын молекулаларынын касиеттерин анын түзүлүшүнө карап түшүндүрүүчү химиянын бир бөлүмү. Мындан тышкары, молекулалардын мейкиндиктеги өкүлчүлүгү бул жерде маанилүү ролду ойнойт, анткени бул көптөгөн биоорганикалык кубулуштардын ачкычы.
Стереометрия – бул дээрлик бардык молекуланы көлөмдүү түрдө көрсөтүүгө боло турган негизги эрежелердин жыйындысы. Кадимки кагазга жазылган гросстук формуланын кемчилиги - изилденип жаткан заттын касиеттеринин толук тизмесин ачып бере албагандыгы.
Мисалы, эки негиздүү класска кирген фумар кислотасы болот. Ал сууда начар эрийт,уулуу жана жаратылышта кездешет. Бирок, эгерде сиз COOH топторунун мейкиндикте жайгашуусун өзгөртсөңүз, анда такыр башка затты - малеин кислотасын ала аласыз. Ал сууда жакшы эрийт, аны жасалма жол менен гана алууга болот жана уулуу касиетинен улам адамдар үчүн кооптуу.
Вант Хоффтун стереохимиялык теориясы
19-кылымда М. Бутлеровдун кандайдыр бир молекуланын жалпак түзүлүшү жөнүндөгү ойлору заттардын, өзгөчө органикалык заттардын көптөгөн касиеттерин түшүндүрө алган эмес. Бул вант Гофтун «Космостогу химия» аттуу эмгегин жазууга түрткү болгон, анда ал М. Бутлеровдун теориясын бул багыттагы изилдөөлөрү менен толуктаган. Ал молекулалардын мейкиндик түзүлүшү түшүнүгүн киргизген, ошондой эле анын ачылышынын химия илими үчүн маанисин түшүндүргөн.
Ошентип, сүт кислотасынын үч түрү бар экендиги далилденди: эт-сүт, декстроротордук жана ачытылган сүт кислотасы. Бул заттардын ар бири үчүн кагаз бетинде структуралык формула бирдей болот, бирок молекулалардын мейкиндик түзүлүшү бул көрүнүштү түшүндүрөт.
Вант Хоффтун стереохимиялык теориясынын натыйжасы көмүртек атомунун жалпак эмес экендигинин далили болгон, анткени анын төрт валенттүү байланыштары элестүү тетраэдрдин чокуларына карайт.
Органикалык молекулалардын пирамидалык мейкиндик түзүлүшү
Вант Хоффтун жана анын изилдөөлөрүнүн жыйынтыгына таянып, органикалык заттардын скелетиндеги ар бир көмүртек тетраэдр катары көрсөтүлүшү мүмкүн. Биз ушундайбызС-С байланыштарынын пайда болушунун 4 мүмкүн болгон учурун карап, мындай молекулалардын түзүлүшүн түшүндүрө алабыз.
Биринчи учур молекула суутек протондору менен 4 байланыш түзүүчү жалгыз көмүртек атому болгондо. Метан молекулаларынын мейкиндик түзүлүшү тетраэдрдин контурларын дээрлик толугу менен кайталайт, бирок суутек атомдорунун өз ара аракеттешүүсүнөн улам байланыш бурчу бир аз өзгөрөт.
Бир химиялык CC-байланыш түзүлүшү жалпы чокусу менен бири-бири менен байланышкан эки пирамида катары көрсөтүлүшү мүмкүн. Молекуланын мындай түзүлүшүнөн бул тетраэдралар өз огунун айланасында айланып, абалын эркин өзгөртө аларын көрүүгө болот. Бул системаны этан молекуласынын мисалы менен карай турган болсок, скелеттеги көмүртектер чындап эле айланышы мүмкүн. Бирок Ньюман проекциясындагы суутектер бири-бирин кайталабаганда, эки мүнөздүү позициянын ичинен энергетикалык жактан жагымдуу позицияга артыкчылык берилет.
Этилен молекуласынын мейкиндик түзүлүшү С-С байланыштарынын пайда болушунун үчүнчү вариантынын мисалы болуп саналат, эки тетраэдрдин бир жалпы бети бар, б.а. эки чектеш чокусунда кесилишет. Молекуланын мындай стереометриялык абалынан улам көмүртек атомдорунун огуна салыштырмалуу кыймылы кыйын экени айкын болот, анткени шилтемелердин бирин бузууну талап кылат. Экинчи жагынан, заттардын цис- жана транс-изомерлеринин пайда болушу мүмкүн болот, анткени ар бир көмүртектен эки эркин радикал күзгүгө же кайчылаш болушу мүмкүн.
Cis- жана молекуланын транспозициясы фумар жана малеиндин бар экенин түшүндүрөткислоталар. Бул молекулалардагы көмүртек атомдорунун ортосунда эки байланыш түзүлөт жана алардын ар биринде бир суутек атому жана бир COOH тобу бар.
Молекулалардын мейкиндик түзүлүшүн мүнөздөгөн акыркы учур бир жалпы бети бар жана үч чокусу менен бири-бири менен байланышкан эки пирамида менен көрсөтүлүшү мүмкүн. Мисал ацетилен молекуласы.
Биринчиден, мындай молекулаларда cis же транс изомерлери болбойт. Экинчиден, көмүртек атомдору өз огунун айланасында айланышы мүмкүн эмес. Үчүнчүдөн, бардык атомдор жана алардын радикалдары бир огунда жайгашкан жана байланыш бурчу 180 градус.
Албетте, сүрөттөлгөн учурларды скелетинде экиден ашык суутек атому камтыган заттарга карата колдонууга болот. Мындай молекулалардын стереометриялык түзүлүш принциби сакталып калган.
Органикалык эмес заттардын молекулаларынын мейкиндик түзүлүшү
Органикалык эмес бирикмелерде коваленттик байланыштын түзүлүшү механизми боюнча органикалык заттардыкына окшош. Байланыш түзүү үчүн жалпы электрон булутун түзгөн эки атомдо бөлүшүлбөгөн электрон жуптары болушу керек.
Коваленттик байланыштын пайда болушунда орбиталдардын бири-бирин кайталашы атомдук ядролордун бир сызыгында болот. Эгерде атом эки же андан көп байланыш түзсө, анда алардын ортосундагы аралык байланыш бурчунун мааниси менен мүнөздөлөт.
Эгерде бир кычкылтек атому жана эки суутек атому түзгөн суу молекуласын карай турган болсок, байланыш бурчу идеалдуу түрдө 90 градус болушу керек. Бирокэксперименталдык изилдөөлөр бул көрсөткүч 104,5 градус экенин көрсөттү. Молекулалардын мейкиндик түзүлүшү теориялык болжолдонгондон суутек атомдорунун ортосунда өз ара аракеттенүү күчтөрүнүн болушу менен айырмаланат. Алар бири-бирин түртүп, ошону менен алардын ортосундагы байланыш бурчун жогорулатат.
Sp-гибриддештирүү
Гибриддештирүү – молекуланын бирдей гибриддик орбиталдарынын пайда болуу теориясы. Бул кубулуш борбордук атомдо ар кандай энергетикалык деңгээлдердеги бөлүшүлбөгөн электрон жуптарынын болушунан улам пайда болот.
Мисалы, BeCl2 молекуласында коваленттик байланыштардын пайда болушун карап көрөлү. Бериллийдин s жана p деңгээлинде бөлүшүлбөгөн электрон жуптары бар, алар теорияда тегиз эмес бурчтук молекуланын пайда болушуна себеп болушу керек. Бирок, иш жүзүндө алар сызыктуу жана байланыш бурчу 180 градус.
Sp-гибриддештирүү эки коваленттик байланышты түзүүдө колдонулат. Бирок гибриддик орбиталдардын пайда болушунун башка түрлөрү бар.
Sp2 гибриддештирүү
Гибриддештирүүнүн бул түрү үч коваленттик байланышы бар молекулалардын мейкиндик түзүлүшү үчүн жооптуу. Мисалы, BCl3 молекуласы. Борбордук барий атомунда үч бөлүшүлбөгөн электрон жуптары бар: экөө p-деңгээлинде жана бирөө s-деңгээлинде.
Үч коваленттик байланыш бир тегиздикте жайгашкан молекуланы түзөт жана анын байланыш бурчу 120 градус.
Sp3 гибриддештирүү
Гибриддик орбиталдарды түзүүнүн дагы бир варианты, борбордук атомдо 4 бөлүшүлбөгөн электрон жуптары бар: p-деңгээлинде 3 жана s-деңгээлинде 1. Мындай заттын мисалы - метан. Метан молекулаларынын мейкиндик түзүлүшү тетраэрд, валенттүү бурчу 109,5 градус. Бурчтун өзгөрүшү суутек атомдорунун бири-бири менен өз ара аракеттенүүсү менен мүнөздөлөт.
