а)Н2О б)h3S в)ВеС12 г) OF23. Геометрическая форма молекулы …

Вопрос по химии:

Химическая связь и строение вещества

1. Наиболее полярными являются связи в молекуле:

а)НС1 б)Ash4 в)РН3 r)h3S

2. Линейную форму имеет молекула:

а)Н2О б)h3S в)ВеС12 г) OF2

3. Геометрическая форма молекулы метана СН4 :

а) угловая в) пирамидальная

б) треугольная г) тетраэдрическая

4. Пирамидальную форму имеет молекула:

а)ВС13 б)SiBr4 в)А1Вг3 г) РС13

5. Полярной молекулой является:

а)СО2 б)СН4 b)Nh4 r)N2

6. Число σ-связей в три раза больше числа π-связей в молекуле:

а) хлористой кислоты

б) ортофосфорной кислоты

в) сернистой кислоты

г) хлорноватой кислоты

7. В каком ряду представлены формулы соединений только с ковалентной связью?

а) ВаС12, CdC12, LiF в) NaCl, CuSO4, Fe(OH)3

б) h3O, SiO2, Ch4COOH г) N2, HNO3, NaNO3

8. Химические связи какого типа отсутствуют в хлориде аммония?

а) ковалентные полярные

б) ковалентные неполярные

в) донорно-акцепторные

г) ионные

9. Химическая связь, образующаяся между атомами элементов с порядковыми номерами 3 и 9:

а) ковалентная полярная

б) металлическая

в) ковалентная неполярная

г) ионная

10. Сколько электронов, содержащихся в молекуле этилена, не участвуют в образовании химических связей?

а) 4 б) 8 в) 12 г) 16

11. Число электронов, участвующих в образовании химических связей, наибольшее в молекуле:

а)Н2О б)С12 b)h3S r)N2

12. Атомную кристаллическую решетку имеет:

а) гидроксид натрия в) железо

б) алмаз г) лед

13. Какой тип кристаллической решетки характерен для соединений s-металлов с р-элементами, имеющими большую электроотрицательность?

а) металлическая в) атомная

б) ионная г) молекулярная

14. В каком ряду перечислены вещества соответственно с атомной, молекулярной и ионной кристаллическими решетками в твердом состоянии?

а) алмаз, хлорид натрия, графит

б) белый фосфор, вода, мел

в) оксид кремния (IV), медь, азот

г) алмаз, углекислый газ, фторид калия

15. Что изменяется при образовании хлорида аммония из аммиака и хлороводорода?

а) степень окисления атома азота

б) степень окисления и валентность атома азота

в) валентность атома азота

г) степень окисления атома водорода

16. Какая из следующих частиц образовалась по донорно-акцепторному механизму?

a)F2 б)HF в)BF4– г)BF3

17. В каком веществе степень окисления и валент­ность азота равны по абсолютной величине?

a)N2 б)Nh4 b)HNO3 г) Nh5C1

18. Какая из молекул наименее устойчива?

а)Н2О 6)h3S B)h3Se г) Н2Те

19. Какая химическая связь наименее прочная?

а) металлическая в) водородная

б) ионная г) ковалентная

20. Атом какого элемента проявляет наибольшую склонность к образованию ионных связей?

а) С б) Si в)F г)P

Тесты по разделу «Химическая связь»

1. Между атомами элементов с порядковыми номерами 3 и 9 образуется химическая связь

1) ионная

2) металлическая

3) ковалентная неполярная

4) ковалентная полярная

5) донорно-акцепторная

2. Наименее прочная химическая связь

1) ионная

2) водородная

3) металлическая

4) ковалентная полярная

5) ковалентная неполярная

3. При образовании молекулы хлороводорода перекрываются орбитали

1) р и d

2) р и р

3) s и р

4) sиs

5) sиd

4. При гибридизации одной однойs- и одной р-орбиталей образуются

1) две гибридные sр²-орбитали

2) одна гибридная sр-орбиталь

3) две гибридные sр-орбитали

4) одна гибридная sр²-орбитали

5) три гибридные sр-орбитали

5. Между молекулами воды образуется вид связи

1) ионный

2) водородный

3) металлический

4) донорно-акцепторный

5) ковалентная неполярный

6.Между молекулами этилового спирта образуется вид связи

1) ионный

2) водородный

3) металлический

4) донорно-акцепторный

5) ковалентная неполярный

7. Последовательность заполнения молекулярных орбиталей в порядке возрастания их энергии σ_s<σ_s^*<σ_z<π_х=π_у<π_х^*=π_у^*<σ_z^*характерна для молекулы

1) Н₂O

2) НCl

3) O₂

4) CO

5) ВN

8. Последовательность заполнения молекулярных орбиталей в порядке возрастания их энергии σ

s<σ_s^*<π_х=π_у<σ_z<π_х^*=π_у^*<σ_z^*характерна для молекулы

1) Н₂

2) Cl₂

3) O₂

4) CO

5) N₂

9. Кратность связи в молекуле О₂равна

1) 1

2) 2

3) 3

4) 5

5) 0

10. Кратность связи в молекуле N₂равна

1) 1

2) 2

3) 3

4) 5

5) 0

11. Кратность связи в молекуле Н₂равна

1) 1

2) 2

3) 3

4) 5

5) 0

12. В хлориде аммония отсутствуют связи

1) ионные

2) донорно-акцепторные

3) ковалентные полярные

4) ковалентные неполярные

5) водородные

13. Ковалентную неполярную связь имеет

1) Н₂О

2) СО

3)

Н₂

4) КОН

5) Сu

14. Ковалентную полярную связь имеет

1) Cl₂

2) O₂

3) Н₂

4) НСl

5) N₂

15. Наибольшую склонность к образованию ионных связей проявляет элемент

1) N

2) Si

3) C

4) S

5) F

16. Геометрическая форма молекулы метана СН₄

1) пирамидальная

2) тетраэдрическая

3) треугольная

4) угловая

5) линейная

17. Угол 109⁰28^/образуется между гибридными

1) sр-орбиталями

2) sр²-орбиталями

3) sр³-орбиталями

4) sр³d²-орбиталями

5) sd-орбиталями

18. Угол 120⁰характерен для

1) пирамидальной молекулы

2)тетраэдрической молекулы

3) треугольной молекулы

4) угловой молекулы

5) линейной молекулы

19. Угол 109⁰

28^/характерен для

1) пирамидальной молекулы

2)тетраэдрической молекулы

3) треугольной молекулы

4) угловой молекулы

5) линейной молекулы

20. Геометрическая форма молекулы аммиака NH₃

1) тетраэдрическая

2) пирамидальная

3) треугольная

4) угловая

5) линейная

21. Прочность и полярность связи в ряду молекул HF→HCl→НВr→HJизменяются:

1) как прочность, так и полярность связи увеличивается

2) прочность уменьшается, полярность увеличивается

3) как прочность, так и полярность связи уменьшаются

4) прочность увеличивается, полярность уменьшается

5) прочность и полярность связи сначала увеличивается, затем уменьшается

22. π-связь образуется при перекрывании

1) вдоль оси s-орбиталей

2) вдоль оси р-орбиталей

3) вдоль оси s-и р-орбиталей

4) р-орбиталей, оси которых параллельны

5) d-орбиталей, находящихся в двух параллельных плоскостях

23. Две π-связи имеет молекула

1) Н₂О

2) СО₂

3) NH₃

4) O₂

5) HCl

24. Двойную связь имеет молекула

1) Н₂О

2) С₂Н₆

3) NH₃

4) O₂

5) HCl

25. Тройную связь имеет молекула

1) Н₂О

2) СО₂

3) NH₃

4) C₂Н₂

5) HCl

26. Трехцентровую связь имеет молекула

1) Н₂О

2) НNО₃

3) NH₃

4) O₂

5) HCl

27. Линейную форму имеет молекула

1) OF₂

2) ВeCl₂

3) H₂O

4) AlCl₃

5) CH₄

28. Пирамидальную форму имеет молекула

1) NH₃

2) ВeCl₂

3) H₂O

4) AlCl₃

5) CH₄

29. Число σ-связей в три раза больше числа π-связей

1) хлороводородной кислоты

2) сернистой кислоты

3) ортофосфорной кислоты

4) хлористой кислоты

5) бромистоводородной кислоты

30 Все связи ковалентные неполярные в молекуле

1) СО₂

2) С₂Н₆

3) С₂Н₂

4) Н₂О₂

5) О₂

31. Парамагнитной является молекула

1) F₂

2) O₂

3) Cl₂

4) N₂

5) H₂

32. В молекуле аммиака NH₃число связывающих электронных пар равно

1) 2

2) 3

3) 1

4) 0

5) 4

33. В молекуле аммиака NH₃число несвязывающих электронных пар равно

1) 2

2) 3

3) 1

4) 0

5) 4

34. Формулы соединений только с ковалентной связью представлены в ряду

1) N₂, КNO₃

2) КСl,CuSO₄

3) H₂O, СН₃СООН

4) ВаСl₂, КF

5) КВr, О₂

Митохондрии способны свободно плавать в крови человека

Команда французских ученых под руководством Алена Тьерри (Alain R. Thierry) из Института исследований рака в Монпелье обнаружила в крови человека функциональные митохондрии. Ученые предполагают, что свободно перемещающиеся по кровеносным сосудам митохондрии могут играть важную роль в межклеточной коммуникации.

Как известно, митохондрии имеются в клетках эукариот и выполняют там важную роль — синтезируют молекулы АТФ, обеспечивая клетку энергией, необходимой для других жизненных процессов. У митохондрий есть собственный геном и способность самостоятельно синтезировать белки, ведь когда-то они были самостоятельными бактериями, вступившими на заре эволюции эукариот с ними в симбиоз. Но ранее никогда не обнаруживалось, чтобы митохондрии перемещались в организме вне клеток.

Однако в ходе предшествующих исследований в крови человека были найдены следы митохондриальной ДНК. Причем ее оказалось там в 50 000 раз больше, чем ДНК из клеточных ядер. Это пытались объяснить тем, что митохондриальная ДНК могла попасть в кровь из разрушающихся клеток и сохраняться там относительно продолжительное время из-за устойчивости молекулы (молекула митохондриальной ДНК человека имеет кольцевую, а не линейную форму, поэтому разрушается медленнее).

В новом исследовании Ален Тьерри и его коллеги, проанализировав плазму крови ста человек, обнаружили, что митохондриальная ДНК в ней находится внутри частиц размером более 0,22 мкм, содержащих специфические белки митохондриальной мембраны. Изучение их под электронным микроскопом показало, что у них имеются и другие признаки митохондрий: наличие внешней и внутренней мембран, характерная внутренняя структура. В результате ученые пришли к выводу, что эти частицы представляют собой неповрежденные митохондрии, существующие вне клеток. Анализ потребления кислорода показал, что эти митохондрии способны осуществлять свои обычные функции.

По подсчетам авторов исследований в одном миллилитре плазмы крови человека содержится от 200 тысяч до 3,7 миллиона митохондрий. Исследователи предполагают, что эти циркулирующие в крови митохондрии могут быть вовлечены во многие физиологические или патологические процессы, требующие связи между клетками, например, в механизмы воспаления. Вполне возможно, что они могут оказаться важным признаком для раннего выявления и прогнозирования различных заболеваний.

Результаты исследования опубликованы в журнале FASEB.

Что такое стеклоровинг: описание, свойства, виды, применение, хранение

Стеклоровинг представляет собой жгут из нитей непрерывного стекловолокна (которые состоят из волокон алюмоборосиликатного стекла толщиной 10-20 микрон), различается плотностью — количеством нитей стекловолокна в жгуте, имеет обозначение «tex» 200-9600 (вес 1 км в граммах), поставляется в бобинах, герметично упакованных в пленку.

Ровинг используется для производства стеклотканей, стекломатов, стеклофибры, стеклосетки, а также непосредственно для изготовления композитов из стекловолокна — стеклопластиковых изделий различного назначения. При изготовлении изделий он пропитывается связующим — катализированной полиэфирной смолой. Чтобы у него была хорошая адгезия к смоле, каждая из нитей в пучке изначально покрыта особым замасливателем.

   

Преимущества стеклоровинга

• Высокий уровень коррозионной стойкости (к химическим веществам и различным агрессивным средам).
• Выдерживает перепады температур любого диапазона.
• Небольшой вес по сравнению с другими материалами (в том числе легче смолы).
• Высокая прочность и одновременно пластичность — при вытягивании волокон из стекломассы и охлаждении в их поверхностном слое молекулы приобретают необходимую ориентацию.
• Диэлектрические свойства — материал не проводит электрический ток, поэтому может быть полезен при изготовлении изделий электроизоляции.
• Теплоизоляционные свойства — у материала низкая теплопроводность, поэтому конструкции из него могут сохранять тепло.
• Гидроизоляционные свойства. — материал не пропускает влагу, поэтому активно используется для создания изделий, контактирующих с водой.
• Звукоизоляционные свойства — материал способен глушить шумы.
• Экологичный материал.

Виды

Ровинг прямой (однопроцессный, директ-ровинг)

Является жгутом из нескрученных параллельных элементарных нитей. Имеет линейную плотность 140-4800 tex. Путем переплетения этого ровинга с расположением под прямым углом изготавливают тканые материалы (стеклоткани-стеклорогожи), из которых уже получают конечные изделия из стеклоламината.

Ровинг ассемблированный (сложенный)

Является жгутом из нескольких комплексных нитей (скрученных из элементарных нитей).

Ровинг малосложенный (текстурированный)

Применяется для изготовления из стеклопластика изделий цилиндрической формы, профильных изделий, стеклопластиковой арматуры методом намотки и пултрузии (протяжки через фильеру с одновременной пропиткой связующим).

Ровинг многосложенный (рассыпающийся, спрей-ап)

Имеет линейную плотность 2400 tex. Покрывается специальными видами замасливателя. Применяется при изготовлении стеклопластика напылением.

Применение

• Изготовление стекломатов. Рассыпающийся ровинг рубленый специальным оборудованием на короткие отрезки вместе со связующим (полиэфирная смола) используется для создания стекломатов — нетканого полотна, которое может выбираться в качестве основы при производстве стеклопластика.
• Изготовление стеклоткани (стеклорогожи). При помощи станков прямой ровинг сплетается в тканые полотна, которые отличаются от стекломатов большей прочностью и подходят не только для изготовления стеклопластика, но и даже для армирования при других работах, так как нити в них непрерывные и надежно сплетены перпендикулярно крест-накрест.
• Изготовление стекловолоконной непропитанной сетки. Из текстурированного ровинга путем перевивочного переплетения получается прочная сетка, которая используется для штукатурки стен, дорожных, кладочных работ.
• Изготовление профилей, арматуры. Текстурированный ровинг смазанный смолой протягивается через фильеру с отверстием определенной формы — так изготавливается стеклопластиковый профиль, арматура.
• Использование в строительстве. Из стекловолокна изготавливают: блоки стекловаты для утепления; стеклофибру — добавку к раствору бетона, наливного пола для улучшения качества монолита; армирующий материал для укрепления и защиты покрытия дорог, конструкций мостов.
• Изготовление труб и емкостей. Из текстурированного ровинга методом намотки получаются трубы, гидроаккумуляторы, септики, кессоны и прочие виды емкостей и цилиндрических изделий.
• Использование в автомобилестроении и судостроении. Стекловолокно активно применяется для изготовления кузовов автомобилей и специальной техники, корпусов маломерных и крупных судов.

Условия хранения

Стеклоровинг рекомендуется хранить в прохладном и сухом месте. Температура не должна превышать 35 С°, а относительная влажность должна поддерживаться ниже 75%.

Ровинг должен оставаться упакованным непосредственно до момента использования. Необходимо избегать повреждения упаковки при хранении. При попадании влаги он становится непригодным для дальнейшего использования.

Примечание. Существуют также другие виды стеклоровинга — базальтовый, на основе натуральных волокон и другие типы. Каждый тип используется для определенных приложений и имеет специфические характеристики. Изделия, полученные с применением ровинга разного типа, также обладают специфическими свойствами.

За более подробной информацией по видам стекломатериалов обращайтесь в любое представительство группы компаний «Композит».

 

Урок 19. молекулярная структура живого — Естествознание — 10 класс

Естествознание, 10 класс

Урок 19. «Молекулярная структура живого»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

• Какие химические элементы входят в состав живой клетки;
• Какую роль играют углеводы и липиды;
• Как устроены белки, и как их молекулы приобретают определённую пространственную форму;
• Что такое ферменты, и как они распознают свои субстраты;
• Какое строение имеют молекулы РНК и ДНК;
• Какие особенности молекулы ДНК позволяют ей играть роль носителя генетической информации.

Глоссарий по теме:

Органические соединения – химические соединения, основой строения которых являются атомы углерода; составляют отличительный признак живого.

Полимер – (от греч поли – много, мерос – часть) – многозвеньевая цепь, образующаяся при соединении друг с другом относительно простых молекул – мономеров. Их называют высокомолекулярными соединениями или макромолекулами. К ним относят белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты.

Мономеры – низкомолекулярные соединения, способные к образованию макромолекул. Мономерами белков являются аминокислоты; полисахаридов – моносахариды; нуклеиновых кислот – нуклеотиды.

Денатурация – нарушение природной структуры белка (изменение пространственной формы молекулы).

Принцип комплементарности – возможность возникновения водородной связи между определёнными (соответствующими) азотистыми основаниями. Комплементарные основания: А – Т, Г – Ц. Также компилементарными являются пары А – У.

Репликация – свойство молекулы ДНК заключающееся в самодублировании молекулы на основе принципа комплементарности. Этот процесс лежит в основе наследственности.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

1. Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017.: с 88-93.

Электронные ресурсы:

Основы биохимии. Портал открытая биология // Электронный доступ: https://biology.ru/textbook/chapter8/section1/paragraph2/

Химические вещества клетки .Проект «вся биология» // Электронный доступ: http://www.sbio.info/materials/obbiology/obbkletka/

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Чтобы познакомиться с сущностью процессов, протекающих в живых организмах, следует, в первую очередь, познакомиться с их химическим составом. Представление о мельчайших структурах даёт понимание – как способствовать сохранению своего здоровья и биологических систем более высокого ранга.

Вы уже знаете, что из 104 элементов системы Д. И. Менделеева около 70 были обнаружены в живых организмах. Т.е., химический состав живой и неживой природы один и тот же, что свидетельствует об их единстве.

Атомы в клетках не существуют самостоятельно, они образуют различные соединения, которые выполняют определённую функцию.

Одним из важнейших неорганических соединений является вода, которая в клетках вода составляет 70-80%. Из школьного курса химии, вы знаете, что вода является хорошим растворителем. Из физики, что она обладает высокой теплоёмкостью и низкой теплопроводностью. Биологическая роль воды в организме состоит в том, что вода способствует движению веществ и нормальному ходу биохимических реакций, в ней хранится тепло. При недостатке воды, температура тела спортсмена может увеличиваться на 10°, а при движении – и более, так как метаболизм проходит непрерывно и интенсивно.

Основные вещества клетки представляют собой молекулы, состоящие из взаимосвязанных атомов углерода. Такие соединения углерода получили название органические соединения. Органические соединения клетки образуют макромолекулы, представляющие собой многозвеньевые цепи – полимеры. В их числе базовыми являются белки, жиры (липиды), углеводы и нуклеиновые кислоты. Липиды и углеводы играют важную роль в построении структур организмов, выполняют энергетическую и другие важные функции.

Однако, вторую по величине группу в вашем организме составляют белки, на их долю приходится около 50% соединений. Белки выполняют самые разнообразные задачи в организме: участвуют в построении мышечных волокон или соединительной ткани; порождают движение нашего тела; выполняют другие важные функции в организме. Например, – транспортную (гемоглобин), рецепторную, сигнальную, или регуляторную (белки-гормоны), каталитическую (белки-ферменты), защитную (антитела, интерфероны), энергетическую (при расщеплении 1г. белка выделяется 17,6 кДж энергии). Можно сказать, что практически нет таких процессов в биологической системе, которые бы шли без участия белков.

Структура белков. Белки (полипептиды) представляют собой высокомолекулярные соединения, которые состоят из большого количества остатков α-аминокислот соединённых пептидной связью . Эта молекулярная (или полипептидная) цепь (первичная структура) складывается всего из 20 аминокислот, несмотря на их огромное количество в природе. Вторичная структура (пространственное расположение молекулярной цепи) является результатом возникновения водородных связей между близко расположенных аминокислот в молекулярной цепи. В результате молекула приобретает форму спирали. Дальнейшая упаковка молекулы в компактные структуры приводит к образованию клубочков (глобул) – так называемой Третичной структуре. Под Четвертичной структурой понимают форму упаковки сложных белков, состоящих из двух или более полипептидных цепочек (например, гемоглобин, хлорофилл и др). Упаковка каждого типа белка уникальна, поскольку связана с первичной структурой, т.е. определённым набором и последовательностью аминокислот в цепочке. Именно в третичной и четвертичной структурах белок способен выполнять свои непосредственные функции.

Белок может терять, присущую ей, трёхмерную структуру (денатаруция). Это изменение может носить временный или постоянный характер, но и в том и в другом случае последовательность аминокислот белка остаётся неизменной. При денатурации молекула развёртывается и теряет способность выполнять свою обычную биологическую функцию. Вызвать денатурацию могут нагревание, воздействие различных излучений, взаимодействие с сильными кислотами, щелочами и концентрированными растворами солей, органическими растворителями. Обратный процесс – приобретение начальной структуры, получил название – ренатурация.

Такая способность к самоорганизации – уникальное свойство белков, определяющее выполнение ими функций. Свернувшись определённым образом, молекула-фермент может связаться только со своим специфичным веществом (субстратом), присоединив его к активному центру. При помощи белка-фермента происходят химические преобразования субстрата в конечный продукт. Например, фермент пищеварительного тракта липаза расщепляет только жиры. Биологическое значение ферментов – ускорение протекания биохимических реакций, т.е. являются биологическими катализаторами.

Собранные из 20-ти аминокислот белки можно представить как буквы в словах – их разные комбинации создают многообразие слов (белков). Набор белков для каждого организма уникален! Именно сочетание уникальных белков определяет различия и сходства организмов.

Каждому организму ежедневно требуется производить огромное количество белков. Как при этом не допускаются ошибки? В этом механизме безошибочной сборки белков участвуют нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты представляют собой многозвеньевые цепи, звеньями которых являются нуклеотиды. Нуклеотиды состоят из остатка фосфорной кислоты, углевода и азотистого основания. Различаются нуклеотиды по последнему компоненту: аденин, тимин, цитозин, гуанин и урацил (А, Т, Г, Ц, У – сокращённые буквенные обозначения).

Соединение нуклеотидов в цепочку происходит благодаря связи между углеводом одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого, что определяет направленность молекулы (начало-конец).

В зависимости от того, какой углевод входит в состав нуклеотида (рибоза или дезоксирибоза), различают рибонуклеиновые кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК).

Модель строения молекулы ДНК предложили ДЖ.Уотсон и Ф.Крик в 1953 году. На основе экспериментальных данных было установлено, что количество А=Т, Г=Ц. Молекула ДНК состоит из двух цепочек закрученных спирально вправо. Цепочки удерживаются друг возле друга за счёт водородных связей, которые возникают между комплементарными азотистыми основаниями: А — Т и Г – Ц. Пара полинуклеотидных цепей расположенных комплементарно друг другу называют комплементарными цепями.

Принцип комплементарности позволяет не только молекуле безошибочно само восстанавливаться, но и само удваиваться. Процесс самодублирования молекулы ДНК – репликации, происходит при участии сложного набора ферментов, которые разъединяют комплементарные цепи. На каждой одиночной (материнской) полинуклеотидной цепи начинается сборка новых цепей ДНК. Под действием группы ферментов, так называемой ДНК-полимеразы, нуклеотиды соединяются в цепи и в результате воссоздаются две идентичные двойные спирали ДНК. Репликация молекулы ДНК может происходить безошибочно многократно.

Порядок расположения нуклеотидов в молекулах ДНК определяет порядок аминокислот в молекулах белков. ДНК организма хранит информацию о всём наборе белков, определяющим свойства клеток и организма в целом. Благодаря наличию механизма репликации, эта информация может быть передана поколениям потомков. Поэтому молекулы ДНК являются носителями наследственной информации.

В отличие от ДНК молекула РНК состоит из одной полинуклеотидной цепи. Существует несколько типов РНК, которые выполняют в клетке разные функции:

— информационная или матричная РНК (мРНК) – играет роль посредника при передаче генетической информации от ДНК к структурам клетки, синтезирующим белок, — рибосомам;

— рибосомные РНК (р-РНК) – вместе с белками формируют рибосомы,

— транспортные РНК (тРНК), доставляют аминокислоты к месту синтеза белка,

и некоторые другие.

Вывод

Клетки всех живых существ обладают схожестью элементного химического состава, а также обнаруживает общность живого и неживого. Молекулярную структуру живого составляют белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты. Органические соединения клетки образуют макромолекулы, представляющие собой многозвеньевые цепи – полимеры. Такое сходство химического состава является подтверждением единства происхождения всего живого.

Белки принимают участие практически во всех биохимических реакциях клетки и организма. Цепочки молекул белка построены из 20 аминокислот в разных комбинациях и последовательностях. Для каждого организма состав белков уникален. Последовательность аминокислот белков организма зашифрована в молекула ДНК. Способность ДНК к самокопированию (репликации) обеспечивает возможность передачи генетической информации в живой природе.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Выберите один ответ:

Пространственную структуру в виде глобулы характерно для структуры белка называемой:

• Первичной;
• Вторичной;
• Третичной;

Ответ: Третичной

Пояснение: первичная структура линейная последовательность аминокислот белка, вторичная – молекула образует спираль.

Задание 2. Найдите ошибку (ошибки) и вычеркните их.

«Молекулы белков состоят из остатков аминокислот и азотистых оснований. Замена одного аминокислотного звена другим в белковой молекуле не изменяет её свойств. Нарушение природной структуры белка называется денатурацией. При этом белки не утрачивают биологическую активность. Денатурация может происходить под действием радиации, низкой температуры, ряда органических растворителей (спирт, ацетон), воды.»

Ответ: «Молекулы белков состоят из остатков аминокислот и азотистых оснований. Замена одного аминокислотного звена другим в белковой молекуле не изменяет её свойств. Нарушение природной структуры белка называется денатурацией. При этом белки не утрачивают биологическую активность. Денатурация может происходить под действием радиации, низкой температуры, ряда органических растворителей (спирт, ацетон), воды.»

Пояснение: азотистые основания не входят в состав белков, это составная часть нуклеотидов (мономеров нуклеиновых кислот).

Молекулярная физика и термодинамика

Чтобы разобраться в связи температуры с внутренней энергией, повторим введенное ранее в механике понятие — число степеней свободы.

Число степеней свободы механической системы — это минимальное число независимых скалярных величин, задание значений которых необходимо для однозначного определения конфигурации системы.

В § 1.3 было показано, что давление газа численно равно импульсу, который передается за единицу времени единице площади стенки в результате ударов по ней молекул, поэтому давление определяется средней энергией только поступательного движения молекул.

Поступательное движение любой системы «как целого» полностью определяется движением одной единственной точки: её центра масс. В частности, полный импульс  любой нерелятивистской системы, равен произведению массы  этой системы на скорость  движения её центра масс. Энергия поступательного движения системы «как целого» равна . Поэтому, для полного описания поступательного движения любой системы в трехмерном пространстве необходимо и достаточно задание значений трех координат центра масс. Таким образом, поступательному движению, как бы ни была устроена система, всегда соответствуют  три поступательных степени свободы: .

Можно сказать и так: «с точки зрения поступательного движения» любая система может быть точно, а не приближенно, представлена в виде одной единственной материальной точки совпадающей с центром масс системы и имеющей массу равную массе системы (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Одноатомная молекула

Если же говорить о полной внутренней энергии газа U, то она складывается, вообще говоря, из многих компонентов, соответствующих всем возможным видам движения в молекуле и энергии взаимодействия молекул между собой. При рассмотрении идеального газа, энергией взаимодействия молекул пренебрегают.

Рассмотрим для начала благородный газ, например, гелий . Дело в том, что все благородные газы одноатомны, из них гелий самый легкий и, соответственно, самого простого устройства. Атом гелия (имеется в виду основной изотоп ) — это положительно заряженное ядро из 2 протонов и 2 нейтронов и электронная оболочка из 2 отрицательно заряженных электронов. Итого 6 частиц, если каждую из них считать материальной точкой, то это 18 степеней свободы. Но, не все так удручающе мрачно, выручает квантовая механика. Не вдаваясь в «квантовые» подробности, укажем, что для изменения состояния электронной оболочки атома гелия, а именно: для перевода её из основного состояния с минимально возможной энергией в имеющее большую энергию возбужденное состояние необходима минимальная энергия около 20 эВ. Более точно, например, при возбуждении электронной оболочки атома гелия возможен переход, требующий 19,8198 эВ. Энергетический спектр атомов дискретен: принять меньшую энергию атом гелия просто не может, он так устроен. При столкновении атома гелия с электроном меньшей энергии, атом гелия останется в исходном — основном состоянии с наименьшей возможной внутренней энергией, величина которой зависит только от выбора начала отсчета энергии, и, чаще всего, принимается просто равной нулю. Такое столкновение будет абсолютно упругим. Отметим, что

Поэтому энергии в 20 эВ соответствует температура порядка  кельвинов. Наверное нетрудно сообразить, что даже при температуре в К атомов гелия движущихся столь быстро, что энергия их относительного движения в 100 раз больше её среднего значения, будет ничтожно мало. Но, тогда столкновения, сопровождающиеся изменением внутренней энергии одного из сталкивающихся атомов, будут чрезвычайно редки, следовательно, возможным наличием атомов с возбужденной электронной оболочкой можно пренебречь и приближенно считать, что все атомы имеют электронную оболочку в одном и том же основном состоянии с минимально возможной энергией. Не так важно, что электронные оболочки всех атомов имеют минимально возможную энергию, как важно, что она одна и та же у всех атомов и не меняется даже при сильном нагреве газа. Тогда, суммарная энергия электронных оболочек всех атомов есть просто константа равна , где N — число атомов в газе, а — энергия электронной оболочки каждого из атомов. При фиксированном полном числе атомов эта величина ни от каких параметров состояния газа не зависит. Остается ещё раз вспомнить, что энергия всегда определена с точностью до аддитивной постоянной и выбросить эту константу, изменив начало отсчета энергии.

Для изменения состояния ядер атомов необходима энергия в сотни тысяч эВ, что «по газовым масштабам» чудовищно много. Соответствующие температуры наблюдаются лишь во внутренних областях Звёзд. Поэтому о возможности изменения внутреннего состояния ядер в процессе столкновений в газе говорить не приходится (имеются ввиду стабильные ядра, возможный распад нестабильных ядер не имеет отношения к параметрам состояния газа).

Что же остается? Остается поступательное движение атома как целого, то есть три поступательных степени свободы. Это оправдывает использование такой модели:

Атом в газе — материальная точка.

На всякий случай оговоримся, что в данный момент нас не интересуют процессы установления в газе термодинамического равновесия. Равновесие устанавливается именно в результате взаимодействия частиц газа при их столкновениях, поэтому модель «атом — материальная точка» такие процессы не описывает.

Положение с электронной оболочкой не меняется, если атомы входят в состав многоатомной молекулы. Минимальная энергия, необходимая для изменения состояния (возбуждения) электронной оболочки молекул примерно та же, что и для возбуждения электронных оболочек атомов. Характерная для атомно-молекулярного мира цифра составляет порядка 10 эВ, чему соответствует температура порядка сотни тысяч кельвинов. При таких температурах газ уже не газ, а низкотемпературная плазма. Поэтому, пока газ остается газом, в подавляющем большинстве случаев, можно с великолепной точностью считать, что электронные оболочки всех молекул газа находятся в одном и том же состоянии, их суммарная энергия есть не зависящая от параметров состояния газа константа, которую можно опустить. Конечно есть исключения, требующие известной осторожности. Например, у молекулы кислорода  есть — по атомно-молекулярным меркам — весьма долгоживущее возбужденное состояние, для перевода в которое этой молекуле требуется всего 0,982 эВ. Именно в этом состоянии молекула кислорода чрезвычайно активна химически, это весьма важное и интересное своими последствиями исключение, но исключение, которое совершенно необходимо учитывать в соответствующих задачах, например, при расчетах скоростей химических реакций с участием этой молекулы.

Таким образом, и в составе молекулы, атом можно рассматривать как материальную точку.

И в составе молекулы в газе, атом – материальная точка.

Отдельно остановимся на подсчете числа вращательных и колебательных степеней свободы многоатомных молекул. Начнем с рассмотрения вращательных степеней свободы двухатомной молекулы. Все двухатомные молекулы линейны по той простой причине, что две несовпадающих точки определяют прямую, другими словами, две точки всегда лежат на одной прямой (рис. 1.16). Есть и более сложные, но линейные молекулы, например, молекула углекислого газа  линейна: в основном (с наименьшей возможной энергией) состоянии все три её атома лежат на одной прямой.

Рис. 1.16. Двухатомная молекула

Обычно, при расчете внутренней энергии газа, учитывается вращение линейной молекулы только вокруг двух её главных осей, проходящих через центр масс и перпендикулярных оси молекулы, вращение молекулы вокруг её оси симметрии не рассматривается,  что совершенно правильно. Но на этом основании заявляется, что у линейной молекулы только 2 вращательных степени свободы, что категорически неправильно. Впрочем, дальше и мы будем так писать, что, разумеется, требует объяснений. То, что вращательных степеней свободы только две, очевидным образом неправильно по следующей причине. Линейная молекула это пространственное образование, имеющее конечные размеры во всех трех измерениях. Например, расстояние между ядрами  в молекуле  составляет метра, а газокинетический радиус  (радиус в модели: молекула — шарик) равен  метра. Радиусы ядер азота порядка  метра. Учитывая, что , возникает законный вопрос: «Почему бы ей не вертеться и вокруг собственной оси?» Опять «виновата» квантовая механика. Квантовомеханический расчет показывает, что энергия, необходимая для того чтобы возбудить вращение вокруг некоторой оси, обратно пропорциональна моменту инерции относительно этой оси. Поэтому, о возбуждении вращения ядер речь не идет — слишком мал радиус этих «шариков», соответственно, слишком велика минимальная энергия необходимая для приведения их во вращательное движение. Это опять сотни килоэлектронвольт: так называемые, вращательные уровни энергии ядер. Остается одно: «завертеть» вокруг оси молекулы её электронную оболочку, но всякое изменение состояния электронной оболочки требует энергии порядка 10 эВ. Конкретно, чтобы «завертеть» молекулу  вокруг её оси, то есть перевести молекулу  в первое  вращательно-возбужденное состояние, требуется 7,35 эВ, чему соответствует температура, превышающая семьдесят тысяч градусов. Таким образом, при «газовых» температурах, то есть при тех температурах, когда газ ещё газ, а не плазма (меньших нескольких тысяч градусов) число линейных молекул вращающихся вокруг собственной оси будет пренебрежимо мало.

Рис. 1.17. Линейная молекула

Общая ситуация такова. Кажущееся отсутствие у молекулы некоторых степеней свободы есть следствие того, что энергия, необходимая для возбуждения соответствующих видов движения, в силу квантовых причин, слишком велика (а не мала!, рис. 1.17). Молекул, в которых эти виды движения возбуждены в результате столкновений молекул между собой, либо нет вовсе (в разумных количествах газа),  либо они есть, но в настолько малом относительном количестве, что вклад во внутреннюю энергию газа этих видов движения пренебрежимо мал. Это касается всех тех степеней свободы, которые связаны с электронами электронной оболочки молекулы. Именно по этой причине и изолированный атом и атом в молекуле можно рассматривать как материальную точку (рис. 1.18).

Рис. 1.18. Трехатомная молекула

В силу сказанного, определение числа степеней свободы молекулы в рамках модели: «атом — материальная точка», сводится к следующему.

Если молекула состоит из  атомов — материальных точек, степеней свободы:

всего — , из них:

поступательных — 3 всегда,

вращательных — 3 (пространственная молекула) или 2 (линейная молекула),

колебательных —   или для пространственной (линейной) молекул.

Настоятельно рекомендуем подсчитывать степени свободы именно в таком порядке: всего, поступательных, вращательных, что осталось – колебательные. Не следует ориентироваться на структурные химические формулы, на них показаны химические связи, а не возможности тех или иных колебательных движений групп ядер или отдельных ядер входящих в состав молекулы атомов. Например, никак не отражается возможность крутильных колебаний. Использование этих формул чаще всего приводит к ошибкам при подсчете числа колебательных степеней свободы. О структуре молекулы необходимо знать только одно: линейная она или нет.

Приведем три примера подсчета числа степеней свободы для молекул . Предварительно введем «число  классическое», которое обозначим так , оно потребуется в дальнейшем:

,

здесь  число поступательных степеней свободы,  число вращательных степеней свободы и  число колебательных степеней свободы. Из-за двойки перед  это число вовсе не равно полному числу степеней свободы молекулы и не должно так называться.

Таблица 1.4.1.

Молекула / Степеней свободы;	линейная	плоская	линейная	плоская или пространственная
Всего	6	9	9	24
Поступательных	3	3	3	3
Вращательных	2	3	2	3
Колебательных	1	3	4	18
Число	7	12	13	42

 Молекула этана имеет две равновесные конфигурации: в одном случае все восемь атомов лежат в одной плоскости, в другой равновесной конфигурации плоскости, в которых лежат «левая» четверка  и «правая» четверка , взаимно перпендикулярны. В обеих равновесных конфигурациях возможны крутильные колебания этих плоскостей с атомами около своих положений равновесия. Колебания атомов, а точнее ядер атомов, входящих в состав многоатомной молекулы, суть внутреннее движение в молекуле, поэтому удобнее всего рассматривать это движение в системе центра масс молекулы.

Чтобы понять, почему у трехатомной молекулы воды три колебательных степени свободы, а у также трехатомной молекулы углекислого газа их четыре, рассмотрим собственные моды колебаний ядер в молекуле  .

Четыре моды колебаний этой молекулы представляют собой следующее. Симметричная мода: все три ядра остаются на одной прямой, ядро углерода неподвижно, два ядра кислорода колеблются в противофазе, то есть половину периода они сближаются друг с другом и с ядром углерода, двигаясь к нему с двух противоположных сторон; другую половину периода они, по-прежнему в противофазе, удаляются друг от друга и от ядра углерода. Асимметричная мода: все три ядра остаются на одной прямой, два ядра кислорода, как единое целое (при неизменном расстоянии между ними) колеблются в противофазе с ядром углерода. Двукратно вырожденная деформационная мода: ядра не остаются на одной прямой; в тот момент, когда они покидают положения равновесия, находящиеся на прямой  , они (все три) движутся в направлениях перпендикулярных к этой прямой. Если, условно говоря, ось молекулы горизонтальна и ядро углерода движется вверх, то оба ядра кислорода движутся при этом вниз. То есть, два ядра кислорода колеблются синфазно между собой и в противофазе с ядром углерода. Это понятно: иначе центр масс молекулы не будет оставаться неподвижным.

Две строго равные собственные частоты двукратно вырожденной деформационной моды соответствуют движению ядер в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Если возбуждены колебания только одной из двух деформационных мод, то все три ядра остаются в фиксированной в пространстве плоскости. Если возбуждены колебания в обеих взаимно перпендикулярных плоскостях (обе моды), то траектории всех трех ядер, как результат сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний со строго равными астотами, есть эллипсы, а при равных амплитудах и сдвиге по фазе  — окружности. При этом, если ядро углерода движется по своему эллипсу «по» часовой стрелке, то оба ядра кислорода движутся по своим одинаковым эллипсам «против часовой стрелки». Слова «по» и «против» взяты в кавычки по очевидной причине: они условны, так как зависят от того, с какой стороны смотреть.

Таким образом, четырем колебательным степеням свободы молекулы  соответствуют только три разных частоты, так как деформационная мода двукратно вырождена.

У любой двухатомной молекулы в рамках модели «атом — материальная точка» есть одна колебательная степень свободы, которой соответствует весьма простое движение: осциллирует расстояние между двумя её ядрами. Однако, нередко, макроскопические характеристики двухатомного газа, например, его теплоемкости при постоянном объеме  и давлении , их отношение — показатель адиабаты  и другие, имеют (с процентной точностью!) такие значения, как если бы у этих молекул колебательной степени свободы не было. Подчеркнем, что этот «казус» имеет место, во-первых, не для всех молекул и, во-вторых, лишь при не слишком больших температурах, не превышающих нескольких сотен кельвинов. Такая ситуация имеет место, например, для воздуха (грубо 80 % азота  и 20 % кислорода ) при комнатных температурах . Совершенно очевидно, что число степеней свободы молекулы не может зависеть от параметров состояния газа, в состав которого она входит. Это число определяется трехмерностью пространства и моделью: «атом — материальная точка». Спрашивается: «В чем дело?».

Для возбуждения колебаний ядер в молекуле азота ей  необходимо сообщить энергию не меньшую, чем , у молекулы кислорода, как говорят в таких случаях, «колебательный квант»  немного меньше, а именно: . Предваряя сам квантовомеханический расчет, сообщим его результаты.

При комнатной температуре доля колебательно-возбужденных молекул азота от их общего числа составит примерно , для кислорода эта доля примерно равна . Таким образом, в каждом кубическом сантиметре воздуха при комнатной температуре будет более  колебательно-возбужденных молекул азота и порядка  колебательно-возбужденных молекул кислорода. Вряд ли в этих условиях можно говорить о том, что эти молекулы «жесткие»  и у них только пять степеней свободы, так как колебательной степени свободы у них нет. Тем более, что уже при температуре в 1000 К доли колебательно-возбужденных молекул составят для азота около 3 % и около 10 % для кислорода. В качестве ещё одного примера приведем молекулу , для возбуждения колебаний ядер в которой требуется минимальная энергия всего . Уже при комнатной температуре доля колебательно-возбужденных молекул  составит примерно 20 %. Пренебрегать колебаниями ядер в этой молекуле нельзя уже при комнатной температуре.

Вряд ли разумно говорить, что наличие или отсутствие колебательной степени свободы у двухатомной молекулы зависит от типа молекулы и температуры газа. Это попытка «запихнуть» носящее квантовый характер колебательное движение ядер в рамки неадекватного в данном случае классического (не квантового) описания. Колебательная степень свободы у двухатомной молекулы есть всегда, а вот вклад колебательного движения ядер в такой молекуле во внутреннюю энергию газа, в теплоемкости  и , в показатель адиабаты  и другие характеристики газа может быть пренебрежимо мал, если выполняется неравенство

где  введенная выше постоянная Больцмана. При выполнении противоположного неравенства

пренебрегать колебательным движением ядер никак нельзя. Классическое (не квантовое) описание колебательного движения ядер в молекулах возможно лишь в случае малой энергии возбуждения колебательного движения и достаточно высокой температуры, а именно: при выполнении неравенства

 ,

которое на практике выполняется лишь в редких исключительных случаях вроде молекулы . В том воздухе, которым мы можем относительно комфортно дышать, колебания ядер в молекулах  и   классической механикой не описываются.

Вернемся теперь к идеальному газу. Мы видели, что средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул равна

и что поступательному движению соответствуют три степени свободы. Значит, на одну степень свободы, в состоянии термодинамического равновесия приходится средняя энергия

При классическом (не квантовом) описании все виды движения равноправны. Молекулы сталкиваются, и при этом легко может случиться так, что энергия поступательного движения перейдет в энергию вращательного движения. Поэтому на каждую из вращательных степеней свободы должно приходиться в среднем то же количество энергии —

Это утверждение известно как закон Больцмана о равнораспределении энергии по степеням свободы. Похожим образом столкновения молекул могут породить и колебательные движения ядер в них, так что классический закон равнораспределения относится также и к колебательным степеням свободы молекул. Но здесь есть одна тонкость. Если поступательному и вращательному движениям соответствует только кинетическая энергия, то гармонический осциллятор (одна колебательная степень свободы) обладает в среднем строго равными кинетической и потенциальной энергиями. Поэтому, в среднем, в состоянии термодинамического равновесия, в условиях применимости классического описания колебательного движения, на одну колебательную степень свободы приходится энергия в два раза большая

 

Если ввести эффективное число по той же формуле, что и введенное выше , а именно

(1.15)

с тем принципиальным отличием, что параметр  уже вовсе не есть номинальное число колебательных степеней многоатомной молекулы, то средняя энергия одной молекулы будет равна

Значит, полная внутренняя энергия U газа будет в N раз больше (N — число молекул газа):

(1.16)

 

Уравнение Клапейрона — Менделеева может быть записано как

(1.17)

или в несколько другой форме

(1.18)

С так называемым показателем адиабаты

(1.19)

мы познакомимся в следующей главе, где прояснится смысл этого термина. Как было показано выше, колебательное движение ядер в молекулах возбуждается лишь по достижении достаточно высоких температур (Т > 1000 К), поэтому их вклад во внутреннюю энергию газа для большинства молекул при обычных (близких к комнатной) температурах ничтожен, мы не будем его учитывать, то есть, если не оговорено противное будем считать, что

,

где   и   равны номинальному числу поступательных (всегда 3) и вращательных (3 или 2) степеней свободы, соответственно структуре молекулы.

Пример. В комнате объемом 75 м³ находится двухатомный газ (воздух) при температуре t = 12 °С (T = 285 К). Включают обогреватель и поднимают температуру воздуха до t₂ = 22 °С (Т₂ = 295 К). Поскольку комната не герметизирована, давление газа остается все время постоянным и равным 100 кПа. Найдем изменение внутренней энергии газа в комнате и определим, какая энергия была потрачена на обогрев окружающей среды.

Ответ несколько неожидан: согласно (1.19) внутренняя энергия газа в комнате не изменилась, поскольку остались прежними и его давление, и объем. С другой стороны, часть газа из комнаты вышла: если вначале там содержалось

вещества, то после подогрева осталось лишь

На улицу вышло

 

воздуха или

его начального количества.

Подсчитаем, сколько энергии ушло на «обогрев» улицы. Условно разобьем весь процесс на два этапа (на самом деле они происходят одновременно, но это не меняет сути дела). На первом этапе мы обогреваем герметичную комнату. Начальная внутренняя энергия газа определяется формулой

С учетом того, что для двухатомного газа

получаем

Поскольку внутренняя энергия пропорциональна абсолютной температуре, после нагрева герметичной комнаты оказывается, что

то есть от печки получена энергия

На втором этапе мы удаляем из комнаты 3,39 % подогретого воздуха, и вместе с ним ту же долю энергии. Удаляемая энергия

в точности равна энергии, полученной от печки. Иным путем мы снова пришли к тому же выводу.

Итак, теперь окончательно ясно, что ушедший на улицу воздух унес с собой всю энергию, полученную от печки. В чем же тогда роль печки? Стоило ли ее вообще включать, если она обогревает только улицу? Полезный эффект печки состоит в том, что при температуре в 12 градусов теплопотери человека в окружающий воздух столь велики (несмотря на то, что он одет, надо полагать), что система терморегуляции организма справляется с трудом с поддержанием нормальной температуры и сигнализирует об этом: холодно человеку, некомфортно! А при температуре 22 градуса теплопотери существенно меньше, меньше нагрузка на систему терморегуляции — человек чувствует себя вполне комфортно и у него не возникает желания включать обогреватель.

 

Дополнительная информация

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/thermodynamics.htm — Я. де Бур Введение в молекулярную физику и термодинамику, Изд. ИЛ, 1962 г. — стр. 50–61, ч. I, § 6, — теоретический расчет теплоемкостей, приводятся  экспериментальные зависимости теплоемкости при постоянном объеме в широком интервале температур для десяти конкретных газов.

Линейная молекула — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Линейная молекула

Cтраница 1

Линейные молекулы или конденсируются друг с другом с образованием длинных цепей, или циклизуются.  [1]

Линейная молекула является частным случаем симметричного волчка.  [2]

Линейная молекула может принимать в растворе вид рыхлого, имеющего форму эллипсоида клубка 3, что приводит к получению заниженных молекулярных весов при измерении вязкости. Роговин и полагает, что форма цепей в растворах главным образом зависит от химической природы высокомолекулярного вещества, от природы растворителя и от концентрации раствора.  [3]

Линейная молекула ( Л — атомпая) имеет три степени свободы поступательного движения, две степени свободы вращательного движения и 3N — 5 степеней свободы колебательного движения. Нелинейная молекула ( / V-атомнпн) имеет на одну степень свободы вращательного движения больше и на одну степень свободы поступательного движения меньше. Обе молекулы имеют ЗЛ / степеней свободы.  [4]

Линейные молекулы обладают симметрией D mh или С, в зависимости от того, имеют ли они плоскость симметрии, перпендикулярную к оси молекулы, или не имеют ее.  [5]

Линейные молекулы имеют только две вращательные степени свободы, поскольку они обладают осевой симметрией, а вращение вокруг оси симметрии не приводит к изменению положения; аналогично атомы, обладающие сферической симметрией, не имеют вращательных степеней свободы.  [6]

Линейная молекула имеет эффект Штарка второго порядка.  [7]

Линейные молекулы и молекулы типа симметричного волчка имеют одну ось симметрии порядка выше второго.  [8]

Линейная молекула ( типа двуокиси углерода), построенная из N атомов, может колебаться ЗА — 5 различными способами, а нелинейная многоатомная молекула 3N — 6 способами. Метод, по которому можно получить эти цифры, тот же, что и метод, примененный на стр.  [9]

Линейная молекула может вращаться только в двух направлениях, поэтому у нее 3N — 5 нормальных колебаний.  [10]

Линейная молекула имеет эффект Штарка второго порядка.  [11]

Линейная молекула имеет всего две вращательные степени свободы, соответствующие двум углам Эйлера 0 и ф, необходимым для описания ориентации молекулярной оси ( т.е. оси г) в пространстве, и отсутствие третьего угла Эйлера вызывает определенные трудности. Здесь для читателя было бы полезно еще раз вернуться к гл.  [12]

Линейные молекулы имеют главные цепи и боковые группы. Главные цепи объединяют сотни звеньев. Боковые группы размещаются вдоль главной цепи в определенном порядке, но иногда и неупорядоченно. В первом случае полимеры называются регулярными, во втором — нерегулярными.  [13]

Линейные молекулы обладают только двумя вращательными степенями свободы, которые соответствуют вращению молекулы относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Легко понять, почему вопрос о третьей вращательной степени свободы даже не возникает. В двухатомной молекуле атомы имеют шесть степеней свободы, три из которых соответствуют смещению молекулы как целого, одна ответственна за колебания атомов вдоль линии связи, и, таким образом, для описания вращения остаются только две степени свободы. Аналогичные рассуждения применимы к любой линейной молекуле. Величину й2 / 2 / обычно обозначают буквой В и называют вращательной постоянной молекулы. Важно отметить, что расстояние между вращательными уровнями уменьшается с увеличением момента инерции ( так как при этом уменьшается В) и что уровень / расположен на расстоянии 2В ( / 1) от следующего уровня.  [14]

Линейные молекулы могут быть искажены за счет эффекта Реннера — Теллера.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Линейная форма — Как обсудить

Линейная форма

Что такое линейная форма?

Угол (-ы) скрепления: 180 ° В чем разница между изогнутым и линейным?

Linear = — это просто последовательность атомов с углом 180 °. Обратите внимание, что всего имеется 2 или 3 атома. Изогнутый = прямой, но изогнутый из-за пар пасьянсов, которые он содержит, чем больше пар пасьянсов, тем больше кривизна и меньше градусов.

О2 тоже линейный или изогнутый?

Кислород имеет 6 валентных электронов, поэтому для завершения октета ему нужны еще 2 электрона от 2 атомов водорода.Молекула двумерна и изогнута, в отличие от гидрида бериллия, который имел линейную или прямолинейную геометрию молекулы, поскольку не имел единственной пары электронов.

В этом контексте, какие молекулы имеют линейную форму?

Линейная молекула — это молекула, в которой атомы расположены по прямой линии (под углом 180 °). Молекулы с линейной геометрией электронной пары демонстрируют sp-гибридизацию в центральном атоме. Примером линейной пары электронов и молекулярной геометрии являются диоксид углерода (O = C = O) и гидрид бериллия Beh3.

Разве он не линейный или изогнутый?

Разные частоты колебаний отражают разные порядки связи NO для линейного NO (тройная связь) и искривленного NO (двойная связь). Сложенный лиганд NO иногда называют анионом NO.

Почему водная кривая не линейная?

Молекула воды не является линейной из-за электронной структуры атомов кислорода в молекулах воды. Кислород имеет 6 валентных электронов на втором уровне энергии. Конфигурация 1с2 2с2 2п4.Благодаря такой конфигурации кислород имеет две пары электронов и два одиночных валентных электрона.

Почему h3s изогнутый и нелинейный?

Молекулярная геометрия. Гибридизация данной молекулы h3S имеет вид sp3. Атом серы находится в центральной связи с двумя атомами водорода, образующими угол связи менее 180 градусов. Здесь общая формула AX2N2 из-за двух пар связей и двух неподеленных электронных пар. Итак, эта молекула имеет изогнутую геометрию.

Почему XeF2 линейный?

XeF2 представляет собой линейную молекулу из-за симметричного расположения атомов фтора и неподеленных пар электронов.

C2h6 линейно?

полка верхняя. HCN является линейным, потому что углерод образует одинарную связь с H и тройную связь с N. Следовательно, углерод гибридизуется с НУЛЯМИ одинарными парами, поэтому он имеет линейную форму. При экстрагировании в C2H6 все атомы углерода индивидуально связаны с 4 разными атомами, что делает его sp3-гибридным и, следовательно, тетраэдрическим по форме.

So2 линейна?

C2h3 линейно?

C2h3 Геометрия молекулы и валентный угол

Cs2 линейный?

Поскольку гибридизация CS2 является sp-гибридизацией, атом углерода находится в центральной связи с двумя атомами серы, образующими угол связи 180 градусов, что делает молекулярную геометрию молекулы CS2 линейной.Общая формула линейной геометрии — AX2, поэтому CS2 показывает линейную геометрию.

Каковы 5 основных форм молекул?

Молекулярные геометрии. Теория VSEPR описывает пять основных форм одиночных молекул: линейную, плоскую тригональную, тетраэдрическую, бипирамидальную тригональную и октаэдрическую.

Как структурирован план?

Иллюстрированный глоссарий планарной органической химии. Планарность: мы говорим о молекуле, когда все атомы находятся в одной плоскости. Это также можно сказать о части молекулы, например о кольце.Атомы, группы, связи или другие объекты, находящиеся в одной плоскости, являются перипланарными или компланарными. Структура Льюиса.

ch5 линейная молекула?

Могут ли линейные молекулы иметь неподеленные пары?

В принципе, имейте в виду, что одинокие пары отталкивают друг друга. Эта связь всегда линейна, потому что равное количество изолированных пар отталкивает друг друга до такой степени, что они могут быть дальше друг от друга, когда молекула находится в состоянии покоя на 180 градусов.

BeCl2 — линейная молекула?

BeCl2 не имеет неподеленных пар на бериллии.Таким образом, электроны на хлоридах будут стараться держаться подальше друг от друга, в то время как соответствующие им электроны отталкиваются друг от друга (не испытывая отклонения электронов в центральном атоме). Итак, молекула имеет линейную форму.

C2h5 линейно?

Приведенные до сих пор ответы не ошибочны, но они не полностью объясняют, почему этилен (C2h5) плоский. Как правильно сказано, два атома углерода в этилене являются sp2-гибридами. Это означает, что молекулярная геометрия вокруг каждого углерода представляет собой тригональную плоскость.Ответ связан с двойной связью между атомами углерода.

Почему озон изогнутый, а не линейный?

Объясните, почему озон имеет изогнутую, а не линейную форму. Несвязывающий домен электрона занимает место и сворачивает молекулу. Озон имеет меньше неподеленных пар, чем вода, и поэтому угол между связями больше.

Почему вода изогнута, когда колодец 2 является линейным?

Как узнать, линейная ли это функция?

Линейная функция имеет вид y = mx + b или f (x) = mx + b, где m — наклон или скорость изменения, а b — точка пересечения y, или место, где график линии пересекает y. -ось.Вы увидите, что эта функция имеет степень 1, что означает, что переменная x имеет показатель степени 1.

Какая молекула имеет нелинейную форму?

Линейная форма

Является ли Ch5 линейной молекулой? — Цвета-NewYork.com

Является ли Ch5 линейной молекулой?

Однако Ch5 не может быть линейным C-H-H-H-H невозможно. Подумайте о валентностях — C = 4 и H = 1. Вокруг углерода есть 4 связанных пары электронов. Они отталкивают друг друга, а четырехгранная форма дает максимальное разделение.

C2h3 линейный или изогнутый?

C2h3 имеет линейную форму, поскольку его молекулярная геометрия является линейной, и все атомы расположены симметрично. Подводя итог этой статье о структуре Льюиса C2h3, мы можем сказать, что у Ethyne есть десять валентных электронов. Атом углерода образует одинарную связь с одним атомом водорода и тройную связь с другим атомом углерода.

Ch5 линейный или нелинейный?

Сколько колебательных мод присутствует в тетраэдрической молекуле Ch5? В этой молекуле всего 5 атомов.Это нелинейная молекула, поэтому мы используем уравнение 2.

C6H6 линейный или нелинейный?

Форма молекулы бензола (C6H6): — изогнутая / v-образная — линейная — октаэдрическая — качели — квадратная…

HCN линейный или изогнутый?

Пояснение: Цианистый водород — это линейная молекула. Формулировка Льюиса считает, что 1 электрон от водорода, 4 электрона от углерода и 5 электронов от азота, поэтому необходимо распределить 5 пар электронов.

Как узнать, является ли молекула линейной или нелинейной?

Ключевое различие между линейными и нелинейными молекулами состоит в том, что линейные молекулы имеют прямую химическую структуру, тогда как нелинейные молекулы имеют зигзагообразную или сшитую химическую структуру.Ацетилен, диоксид углерода, цианистый водород и др.

Какая молекула нелинейна?

B. h3C = C = O: В этой молекуле присутствуют два атома углерода. Атом углерода в положении 01 не имеет неподеленных пар и образует 3-сигма-связи. Следовательно, это sp2-гибридизация, что означает, что данная молекула не является линейной.

Является ли BeCl2 линейным?

BeCl2 имеет линейную форму с валентным углом 180 градусов, тогда как h3O имеет изогнутую форму с валентным углом 104,5 градуса.

Что делает молекулу линейной?

Линейная молекула — это молекула, в которой атомы расположены по прямой линии (под углом 180 °).Молекулы с линейной электронной парной геометрией имеют sp-гибридизацию на центральном атоме.

Какие из следующих молекул линейны?

NO2 + имеет sp-гибридизацию из-за 2 пар связей и нуля неподеленных пар, и, следовательно, молекула будет линейной.

Какой вид является линейным?

Согласно теории VSEPR, гибридизация и форма следующих видов таковы: ICl₂⁻ sp³d гибридизован с 2 парами сигма-связей и 3 неподеленными парами на центральном атоме.Следовательно, его форма линейна из-за наличия 3 неподеленных пар.

Как узнать, имеет ли молекула линейную геометрию?

Количество связанных пар равно количеству подложек, прикрепленных к центральному элементу бинарного соединения, и представляет собой количество «связанных пар» электронов. #BPrs = 2. => AX2 => Линейная геометрия X — A — X для структуры BeCl2. То есть Cl — Be — Cl — линейная молекула.

Какова структура Льюиса SCl2?

Структура Льюиса

SCl2 содержит один атом серы и два атома хлора.Сера является менее электроотрицательным атомом, чем хлор, расположенный в центре диаграммы Льюиса и хлор, равномерно распределенный вокруг него.

CCl4 линейный или изогнутый?

CCl4 имеет тетраэдрическую геометрию с валентными углами 109,5 °.

Cl2O изогнутый или линейный?

Молекулярная структура

А	B
CO2	линейный
Cl2O	гнутый
SO3	Тригональный планарный
N2	линейный

Имеет ли Cl2O изогнутую форму?

Строение.Структура монооксида дихлора аналогична структуре воды и хлорноватистой кислоты, при этом молекула принимает изогнутую молекулярную геометрию (из-за неподеленных пар на кислороде), что приводит к симметрии молекулы C2V.

Какой формы у ClO2?

Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки выглядит следующим образом: Электронная пара — это количество электронных пар, присутствующих вокруг центрального атома в молекуле…. Форма иона ClO-2: A. Линейная. Б. Угловой. С. Пирамидальный. D. Ничего из вышеперечисленного.

Число электронных пар	Геометрия
6	восьмигранный

Является ли NH 2 линейным?

Негатив

Нх3 имеет линейную или угловую форму.

Является ли XeF2 линейным?

Есть пять электронных областей (стерическое число = 5) вокруг центрального атома углерода. Это три неподеленные пары и две связи Xe-F. Углы связей XeF2 составляют 180 ° друг от друга, поэтому XeF₂ является линейной молекулой.

Nh3 — это сп2?

Гибридизация и форма иона Nh3 — это химия sp2 и класса 11 JEE_Main.

Можно ли гибридизировать азот sp3?

Во время образования аммиака одна 2s-орбиталь и три 2p-орбитали азота объединяются с образованием четырех гибридных орбиталей с эквивалентной энергией, которые затем рассматриваются как гибридизация sp3-типа. Азот имеет свои орбитали 2s, 2px, 2py и 2pz.

Кислород — это sp2 или sp3?

O2; Каждый атом О sp2-гибридизован.

Как рассчитать азот с гибридизацией sp2?

Вот что вы делаете: смотрите на атом. Подсчитайте количество связанных с ним атомов (атомов — не связей!). Подсчитайте количество одиноких пар, прикрепленных к нему… .Сложите эти два числа вместе.

1. Если это 4, ваш атом sp3.
2. Если это 3, ваш атом sp2.
3. Если это 2, ваш атом sp.

Почему анилин проявляет резонанс?

Анилин показывает резонансные структуры из-за наличия неподеленной пары электронов, присутствующей в аниме-группе, которая присоединена к бензольному кольцу.Резонансные структуры анилина обусловлены участием неподеленных пар электронов азота.

Какие примеры анилина?

Анилин — это органическое соединение с формулой C6H5Nh3. Состоящий из фенильной группы, присоединенной к аминогруппе, анилин является простейшим ароматическим амином. Это промышленно значимый товарный химикат, а также универсальный исходный материал для тонкого химического синтеза.

Какой тип резонансного эффекта проявляет анилин?

Ароматический амин, такой как анилин, проявляет резонансный эффект, из-за которого неподеленная пара на азоте участвует в делокализации с электронами бензольной кольцевой системы и менее доступна для совместного использования с другими частицами.

Гибридизация

Нижеследующее содержание является сутью 35-й лекции по общей химии. В этой лекции мы знакомим с концепциями валентных связей и гибридизации.

Теория валентной связи

Теория валентной связи — первая из двух теорий, которая используется для описания того, как атомы образуют связи в молекулах. В этой теории мы говорим строго о ковалентных связях.

Согласно теории, ковалентные (общие электронные) связи образуются между электронами на валентных орбиталях атома, перекрывая эти орбитали с валентными орбиталями другого атома.

Когда образуются связи, увеличивается вероятность нахождения электронов в пространстве между двумя ядрами.

Существуют два разных типа перекрытия: сигма (σ) и Pi (π)

Сигма (σ) Связи образуются между двумя ядрами, как показано выше, при этом большая часть электронной плотности формируется по прямой линии между двумя ядрами. Я часто называю это связью «лицом к лицу».

Pi (π) Связи образуются, когда две негибридизованные p-орбитали перекрываются.Это то, что я называю связью «бок о бок».

Пи (π) Связь

Для перекрытия орбитали должны соответствовать друг другу по энергии. Процесс, при котором все связывающие орбитали становятся одинаковыми по энергии и длине связи, называется гибридизацией .

Гибридизация

Давайте начнем это обсуждение с разговора о том, почему нам нужно, чтобы энергия орбиталей была одинаковой для правильного перекрытия.

Давайте посмотрим на облигации в метане, CH ₄

Углерод в метане имеет электронную конфигурацию 1s ² 2s ² 2p ² .Согласно теории Валентности Бонда, электроны, находящиеся во внешней (валентной) оболочке, и есть те, которые мы будем использовать для соединения перекрытий. Это будут 2s- и 2p-электроны углерода.

Как известно, p-электроны имеют более высокую энергию, чем s-электроны. Это означает, что два p-электрона будут образовывать более короткие и более прочные связи, чем два s-электрона, верно? Но это не то, что мы видим. Мы видим метан с четырьмя связями одинаковой длины и прочности. Так как же это объяснить? Просто: гибридизация

Один из s-орбитальных электронов продвигается в открытую p-орбитальную щель в углеродной электронной конфигурации, а затем все четыре орбитали становятся «гибридными» до однородного энергетического уровня, как 1s + 3p = 4 sp ³ гибридные орбитали.

Идентификация гибридизации в молекулах

Выяснить, что такое гибридизация в молекуле, кажется сложным процессом, но на самом деле это довольно просто. Поскольку гибридизация используется для создания атомных перекрытий, знание количества и типов перекрытий, которые делает атом, позволяет нам определить степень гибридизации, которую он имеет. Другими словами, вам нужно только подсчитать количество связей или неподеленных пар электронов вокруг центрального атома, чтобы определить его гибридизацию.

Следующие правила дают гибридизацию центрального атома:
1 связь с другим атомом или неподеленная пара = s (на самом деле не гибридизирована)
2 связи с другим атомом или неподеленные пары = sp
3 связи с другим атомом или неподеленные пары = sp ²
4 связи с другим атомом или неподеленные пары = sp ³
5 связывает с другим атомом или неподеленные пары = sp ³ d
6 связывает с другим атомом или неподеленные пары = sp ³ d ²

Это видео объясняет это дальше:

Каковы гибридизации каждого из центральных атомов в следующей молекуле?

Как видно из приведенного выше примера, назначить гибридизацию каждому центральному атому легко, если вы можете сосчитать до 6.Что действительно круто в гибридизации, так это то, что каждая гибридизация соответствует геометрии электронной пары. Итак, если вы знаете гибридизацию атома, вы автоматически узнаете его EPG.

Для s- и sp-гибридизованных центральных атомов единственная возможная молекулярная геометрия является линейной, соответственно, единственно возможная форма также линейна:

Для sp2-гибридизированных центральных атомов единственно возможной молекулярной геометрией является тригонально-планарная. Если все связи на месте, форма также будет плоской тригональной.Если есть только две связи и одна неподеленная пара электронов, удерживающих место, где должна быть связь, тогда форма становится изогнутой.

Для центральных атомов sp3-гибридизации единственно возможной геометрией молекул является тетраэдрическая. Если все связи на месте, форма также будет тетраэдрической. Если есть только три связи и одна неподеленная пара электронов, удерживающих место, где должна быть связь, тогда форма становится тригонально-пирамидальной, 2 связи и 2 неподеленные пары форма изгибается.

Для sp3d гибридизированных центральных атомов единственная возможная геометрия молекулы — тригонально-бипирамидальная.Если все связи на месте, форма также будет тригонально-бипирамидальной. Если есть только четыре связи и одна неподеленная пара электронов, удерживающих место, где должна быть связь, тогда форма становится качающейся, 3 связи и 2 неподеленные пары образуют Т-образную форму, при меньшем количестве связей форма становится линейной.

Для sp ³ d ² гибридизированных центральных атомов единственной возможной молекулярной геометрией является октаэдрическая. Если все связи на месте, форма также октаэдрическая.Если есть только пять связей и одна неподеленная пара электронов, удерживающих место, где должна быть связь, тогда форма становится квадратной пирамидой, 4 связи и 2 неподеленные пары форма плоская квадратная, 3 связи и 3 неподеленные пары форма T- сформированный. При меньшем количестве связей форма становится линейной:

Молекулярные формы

9.6 Молекулярные формы

Цель обучения

1. Определите форму простых молекул.

Молекулы имеют форму. На этот счет имеется множество экспериментальных доказательств — от их физических свойств до их химической реакционной способности. Небольшие молекулы — молекулы с одним центральным атомом — имеют форму, которую легко предсказать.

Основная идея в молекулярных формах называется отталкиванием электронных пар валентной оболочки (VSEPR). Общая концепция, которая оценивает форму простой молекулы. В основном это говорит о том, что электронные пары, состоящие из отрицательно заряженных частиц, отталкиваются друг от друга, чтобы получить как как можно дальше друг от друга.VSEPR делает различие между геометрией электронной группы , которая выражает, как расположены электронные группы (связи и несвязывающие электронные пары), и геометрией молекулы , которая выражает расположение атомов в молекуле. Однако эти две геометрии связаны.

Есть два типа электронных групп: ковалентная связь любого типа или неподеленная электронная пара: любой тип связи — одинарная, двойная или тройная — и неподеленные электронные пары. Применяя VSEPR к простым молекулам, первое, что нужно сделать, — это подсчитать количество электронных групп вокруг центрального атома.Помните, что множественная связь учитывается как и одна электронная группа.

Любая молекула, состоящая всего из двух атомов, линейна. Молекула, центральный атом которой содержит только две электронные группы, ориентирует эти две группы как можно дальше друг от друга — на 180 °. Когда две электронные группы разнесены на 180 °, атомы, присоединенные к этим электронным группам, также разнесены на 180 °, поэтому общая молекулярная форма является линейной. Примеры включают BeH ₂ и CO ₂ :

.

Молекула с тремя электронными группами ориентирует эти три группы как можно дальше друг от друга.Они занимают положение равностороннего треугольника — 120 ° друг от друга и в плоскости. Форма таких молекул — тригонально плоских . Пример: BF ₃ :

.

Некоторые вещества имеют тригональное плоское распределение электронных групп, но имеют атомы, связанные только с двумя из трех электронных групп. Пример: GeF ₂ :

.

С точки зрения геометрии электронной группы, GeF ₂ имеет тригональную плоскую форму, но его реальная форма определяется положением атомов.Эта форма называется гнутая или угловая .

Молекула с четырьмя электронными группами вокруг центрального атома ориентирует четыре группы в направлении тетраэдра, как показано на рисунке 9.3 «Тетраэдрическая геометрия». Если к этим электронным группам присоединены четыре атома, то молекулярная форма также будет тетраэдрической . Метан (CH ₄ ) является примером.

Рисунок 9.3 Тетраэдрическая геометрия

Четыре группы электронов ориентируются в форме тетраэдра.

Эта диаграмма CH ₄ иллюстрирует стандартное соглашение о отображении трехмерной молекулы на двумерной поверхности. Прямые линии лежат в плоскости страницы, сплошная клиновидная линия выходит из плоскости к читателю, а пунктирная клиновидная линия выходит из плоскости в сторону от читателя.

NH ₃ является примером молекулы, центральный атом которой имеет четыре группы электронов, но только три из них связаны с окружающими атомами.

Хотя электронные группы ориентированы в форме тетраэдра, с точки зрения молекулярной геометрии форма NH ₃ является тригонально-пирамидальной .

H ₂ O — пример молекулы, центральный атом которой имеет четыре группы электронов, но только две из них связаны с окружающими атомами.

Хотя электронные группы ориентированы в форме тетраэдра, форма молекулы — изогнутая или угловая .Молекула с четырьмя электронными группами вокруг центрального атома, но только одна электронная группа, связанная с другим атомом, является линейной, потому что в молекуле всего два атома.

Двойные или тройные связи считаются одноэлектронной группой. CH ₂ O имеет следующую электронную точечную диаграмму Льюиса.

Центральный атом углерода имеет три группы электронов вокруг него, потому что двойная связь считается одной электронной группой. Три группы электронов отталкиваются друг от друга, принимая плоскую тригональную форму:

(Неподеленные электронные пары на атоме O для ясности опущены.) Молекула не будет идеальным равносторонним треугольником, потому что двойная связь C – O отличается от двух связей C – H, но и плоская, и треугольная описывают соответствующую приблизительную форму этой молекулы.

Пример 10

Какова приблизительная форма каждой молекулы?

1. PCl ₃
2. NOF

Решение

Первым шагом будет построение электронной точечной диаграммы Льюиса молекулы.

1. Для PCl ₃ электронно-точечная диаграмма выглядит следующим образом:

   Неподеленные электронные пары на атомах Cl опущены для ясности. Атом P имеет четыре группы электронов, три из которых связаны с окружающими атомами, поэтому форма молекулы является тригонально-пирамидальной.

2. Электронная точечная диаграмма NOF выглядит следующим образом:

   Атом N имеет три группы электронов, две из которых связаны с другими атомами.Молекулярная форма изогнута.

Проверьте себя

Какова приблизительная молекулярная форма CH ₂ Cl ₂ ?

Ответ

Тетраэдр

Таблица 9.3 «Сводка молекулярных форм» суммирует формы молекул на основе их количества электронных групп и окружающих атомов.

Таблица 9.3 Сводка молекулярных форм

Число электронных групп на центральном атоме	Число окружающих атомов	Молекулярная форма
любой	1	линейный
2	2	линейный
3	3	тригонально планарная
3	2	гнутый
4	4	четырехгранный
4	3	треугольная пирамидальная
4	2	гнутый

Ключевые вынос

• Примерную форму молекулы можно предсказать по количеству электронных групп и количеству окружающих атомов.

Упражнения

1. Какова основная предпосылка VSEPR?

2. В чем разница между геометрией электронной группы и геометрией молекулы?

3. Определите геометрию электронной группы и молекулярную геометрию каждой молекулы.

   1. H ₂ S
   2. POCl ₃

4. Определите геометрию электронной группы и молекулярную геометрию каждой молекулы.

   1. CS ₂
   2. H ₂ S

5. Определите геометрию электронной группы и молекулярную геометрию каждой молекулы.

   1. HCN
   2. CCl ₄

6. Определите геометрию электронной группы и молекулярную геометрию каждой молекулы.

   1. BI ₃
   2. PH ₃

7. Какова геометрия каждого вида?

   1. CN ^—
   2. ПО ₄ ^3-

8. Какова геометрия каждого вида?

   1. PO ₃ ^3-
   2. НЕТ ₃ ^—

9. Какова геометрия каждого вида?

   1. COF ₂
   2. C ₂ Cl ₂ (оба атома C являются центральными атомами и связаны друг с другом)

10. Какова геометрия каждого вида?

    1. CO ₃ ^2-
    2. N ₂ H ₄ (оба атома N являются центральными атомами и связаны друг с другом)

ответов

1. Электронные пары отталкиваются друг от друга.

3. 1. электронная группа, геометрия: тетраэдрическая; геометрия молекулы: изогнутый
   2. электронная группа, геометрия: тетраэдр; геометрия молекулы: тетраэдр
5. 1. электронная группа геометрия: линейная; молекулярная геометрия: линейная
   2. электронная группа, геометрия: тетраэдр; геометрия молекулы: тетраэдр
9. 1. тригонально плоский
   2. линейные и линейные относительно каждого центрального атома

Что бы произошло, если бы молекула воды имела линейную форму? — Реабилитационная робототехника.нетто

Что бы произошло, если бы молекула воды имела линейную форму?

Если вода — линейная молекула, то два момента связи компенсируют друг друга. Следовательно, чистый дипольный момент не будет обнаружен для воды, как в случае молекулы. В два отдельных момента связи компенсируют друг друга, что приводит к нулевому дипольному моменту, что означает неполярность связи. Точно так же линейный будет неполярным.

Почему молекула воды полярная?

Молекула воды в силу своей формы является полярной молекулой.То есть у него одна сторона заряжена положительно, а другая — отрицательно. Атом кислорода одной молекулы воды будет связываться с несколькими атомами водорода других молекул воды. Эти связи называются водородными связями.

Имеют ли молекулы воды линейную форму?

Молекула воды имеет изогнутую молекулярную геометрию, потому что неподеленные электронные пары, хотя и оказывают влияние на форму, невидимы при взгляде на геометрию молекулы.

Какой самый лучший пример того, как вода регулирует температуру тела организмов?

потеет

Какое свойство воды, вероятно, наиболее важно при ее роли универсального растворителя?

полярная природа

Какой метод используется для отделения опилок от воды?

испарительная техника

Опилки тяжелее воды?

Ответ: Осаждение и декантация нельзя использовать для отделения опилок от воды, потому что опилки не тяжелее воды.Осаждение и декантацию можно использовать для отделения нерастворимого твердого вещества от жидкости, только если твердое вещество тяжелее жидкости.

Как разделить керосин и воду?

Эти две жидкости можно разделить с помощью делительной воронки. Он разделит несмешивающиеся жидкости на два отдельных слоя в зависимости от их плотности. Более тяжелая жидкость образует нижний слой, а более легкая — верхний. Керосин имеет меньшую плотность, чем вода, и, следовательно, образует верхний слой.

Что происходит при смешивании керосина с водой?

Ответ. У вас получится слой керосина и слой более плотной воды под ним. Эти два вещества плохо смешиваются, но вода растворяет крошечное количество керосина, достаточное, чтобы его испортить, а керосин растворяет немного воды, достаточное для того, чтобы он немного брызгал, если его сжечь в лампе.

Вода плотнее керосина?

стадия 1: «Керосин имеет меньшую плотность по сравнению с водой, потому что он плавает по воде, как лед.Здесь мы хотели бы доказать, что «керосин менее плотен по сравнению с водой». Эта природа керосина и есть садхья. Если учесть результирующую плотность корабля (железо + воздух), она будет меньше плотности воды.

В чем сходство нефтяного керосина и воды?

Керосиновое масло и вода не смешиваются друг с другом и образуют два отдельных слоя. Смесь разделяется на два слоя в зависимости от их плотности. Более тяжелая жидкость (вода) образует нижний слой, тогда как более легкая жидкость образует верхний слой (керосин).

Почему керосин не смешивается с водой?

Керосин нерастворим и погружается в воду, он плавает на ее поверхности, а не растворяется. Его вес легче воды, и он обладает плавучестью. Если вы возьмете воду и нанесете несколько капель воды, керосценовая нефть будет плавать.

Что означает керосин?

легковоспламеняющееся углеводородное масло

Как разделить керосин и дизельное топливо?

Ответ: Смесь двух смешивающихся жидкостей с разницей в точках кипения более 25 ° C может быть разделена методом простой перегонки.

Определение молекулярной геометрии в химии

В химии геометрия молекулы описывает трехмерную форму молекулы и относительное положение атомных ядер молекулы. Понимание молекулярной геометрии молекулы важно, потому что пространственные отношения между атомом определяют его реакционную способность, цвет, биологическую активность, состояние вещества, полярность и другие свойства.

Ключевые выводы: молекулярная геометрия

• Молекулярная геометрия — это трехмерное расположение атомов и химических связей в молекуле.
• Форма молекулы влияет на ее химические и физические свойства, включая цвет, реакционную способность и биологическую активность.
• Валентные углы между соседними связями могут использоваться для описания общей формы молекулы.

Формы молекул

Геометрия молекулы может быть описана в соответствии с валентными углами, образованными между двумя соседними связями. Общие формы простых молекул включают:

Линейный : Линейные молекулы имеют форму прямой.Валентные углы в молекуле равны 180 °. Диоксид углерода (CO ₂ ) и оксид азота (NO) линейны.

Угловой : Угловые, изогнутые или v-образные молекулы содержат валентные углы менее 180 °. Хороший пример — вода (H ₂ O).

Тригональные плоские молекулы : Тригональные плоские молекулы образуют в одной плоскости примерно треугольную форму. Валентные углы равны 120 °. Примером является трифторид бора (BF ₃ ).

Тетраэдр : Тетраэдрическая форма — это четырехгранная сплошная форма.Эта форма возникает, когда один центральный атом имеет четыре связи. Валентные углы 109,47 °. Примером молекулы тетраэдрической формы является метан (CH ₄ ).

Октаэдрический : Октаэдрическая форма имеет восемь граней и углы связи 90 °. Примером октаэдрической молекулы является гексафторид серы (SF ₆ ).

Тригональная пирамида : Эта форма молекулы напоминает пирамиду с треугольным основанием. В то время как линейные и треугольные формы плоские, треугольная пирамидальная форма является трехмерной.Примером молекулы является аммиак (NH ₃ ).

Методы представления молекулярной геометрии

Обычно нецелесообразно создавать трехмерные модели молекул, особенно если они большие и сложные. В большинстве случаев геометрия молекул представлена ​​в двух измерениях, как на рисунке на листе бумаги или вращающейся модели на экране компьютера.

Некоторые общие представления включают:

Модель с линиями или стержнями : В этом типе моделей изображены только стержни или линии, обозначающие химические связи.Цвета концов палочек указывают на идентичность атомов, но отдельные атомные ядра не показаны.

Модель шара и палки : это распространенный тип модели, в которой атомы показаны в виде шариков или сфер, а химические связи — в виде палочек или линий, соединяющих атомы. Часто атомы окрашены, чтобы указать на их идентичность.

График электронной плотности : Здесь ни атомы, ни связи не указаны напрямую. Сюжет представляет собой карту вероятности нахождения электрона.Этот тип представления обрисовывает форму молекулы.

Мультфильм : Мультфильмы используются для больших сложных молекул, которые могут иметь несколько субъединиц, таких как белки. На этих рисунках показано расположение альфа-спиралей, бета-листов и петель. Отдельные атомы и химические связи не указаны. Основа молекулы изображена в виде ленты.

Изомеры

Две молекулы могут иметь одинаковую химическую формулу, но иметь разную геометрию.Эти молекулы являются изомерами. Изомеры могут иметь общие свойства, но обычно они имеют разные точки плавления и кипения, разную биологическую активность и даже разные цвета или запахи.

Как определяется молекулярная геометрия?

Трехмерную форму молекулы можно предсказать на основе типов химических связей, которые она образует с соседними атомами. Прогнозы в значительной степени основаны на различиях электроотрицательности между атомами и их степенях окисления.

Эмпирическая проверка предсказаний происходит с помощью дифракции и спектроскопии. Рентгеновская кристаллография, электронная дифракция и нейтронная дифракция могут использоваться для оценки электронной плотности внутри молекулы и расстояний между атомными ядрами. Рамановская, ИК- и микроволновая спектроскопия дает данные о колебательном и вращательном поглощении химических связей.

Молекулярная геометрия молекулы может изменяться в зависимости от ее фазы вещества, потому что это влияет на отношения между атомами в молекулах и их отношения с другими молекулами.Точно так же молекулярная геометрия молекулы в растворе может отличаться от ее формы в газе или твердом теле. В идеале геометрия молекулы оценивается, когда молекула находится при низкой температуре.

Источники

• Хремос, Александрос; Дуглас, Джек Ф. (2015). «Когда разветвленный полимер становится частицей?». J. Chem. Phys . 143: 111104. DOI: 10.1063 / 1.4931483
• Хлопок, Ф. Альберт; Уилкинсон, Джеффри; Мурильо, Карлос А .; Бохманн, Манфред (1999). Продвинутая неорганическая химия (6-е изд.). Нью-Йорк: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5.
• Макмерри, Джон Э. (1992). Органическая химия (3-е изд.). Бельмонт: Уодсворт. ISBN 0-534-16218-5.

KrF2 Структура Льюиса, гибридизация, молекулярная геометрия и полярность

KrF2 или дифторид криптона состоит из криптона и фтора и является одним из первых соединений криптона. Это бесцветное твердое вещество, которое отличается высокой летучестью и термически нестабильно.

Хотя он разлагается при комнатной температуре, его можно хранить неопределенно долго при -78 градусов Цельсия. KrF2 активно реагирует с кислотами Льюиса с образованием солей KrF + и Kr2F3 +.

Молярная масса KrF2 составляет 121,795 г · моль − 1.

Плотность KrF2 — 3,24 г / см3.

KrF2 в основном используется в качестве окислителя и фторирующего агента из-за его способности окислять даже золото до степени окисления +5.

Его можно синтезировать следующими методами: —

1. Электрический разряд — это был первый метод, использованный Тернером и Пиментелом.
2. Бомбардировка протонами
3. Метод Hotwire
4. Фотохимический синтез

Теперь, когда у вас есть базовое представление о KrF2, пора узнать о его структуре Льюиса, гибридизации и молекулярной форме.

KrF2 Структура Льюиса

Прежде чем мы запишем шаги для рисования структуры Льюиса KrF2, мы посмотрим, как должна выглядеть структура Льюиса KrF2.

Самые удаленные электроны в оболочке атома называются валентными электронами. Мы будем использовать валентные электроны в качестве основного ориентира при рисовании структуры Льюиса.

Структура Льюиса KrF2 показывает, что K окружен 3 неподеленными парами электронов и образует одинарные связи с каждым из атомов F.

Теперь мы начинаем рассматривать шаги, необходимые для рисования структуры Льюиса: —

1. Считаем общее количество валентных электронов всей молекулы .Если вы не помните валентные электроны конкретного атома, вы можете использовать периодическую таблицу в качестве справочника.

2. Затем мы находим центральный атом этой конкретной молекулы.

3. Теперь мы начинаем располагать эти электроны как неподеленные пары, которые обозначают химическую связь с каждым атомом .

4. Следующий шаг — убедиться, что каждый атом завершил свой октет / дуплет . Итак, мы располагаем оставшиеся валентные электроны с учетом вышеизложенного.

5. T o Чтобы сделать молекулу более стабильной, мы можем преобразовать неподеленные пары в двойные или тройные связи .

При этом мы всегда должны проверять формальный заряд каждого атома и удостовериться, что он минимально возможный.

Наилучшая структура Льюиса должна иметь каждый атом с нейтральным зарядом (0). Формула расчета формального сбора приведена ниже: —

1. Подсчитаем полное количество валентных электронов молекулы KrF2.

Kr принадлежит к группе 8. Группа 8 состоит из благородных газов, которые очень стабильны и поэтому имеют 8 валентных электронов. F принадлежит к группе 7, и поскольку у F два атома, у нас есть 7 × 2 = 14 валентных электронов.

Следовательно, общее количество валентных электронов для молекулы KrF2 составляет 8 + 14 = 22 валентных электрона.

2. Центральный атом должен иметь: —

• Наивысший фактор валентности.
• Наибольшее количество мест склеивания.

В KrF2 очевидно, что Kr является центральным атомом.

3. Теперь мы начинаем располагать электроны как неподеленные пары на каждом атоме так, чтобы образовалась химическая связь. Поскольку имеется только два атома F, используются только 4 валентных электрона.

4. Теперь мы начинаем располагать оставшиеся валентные электроны вокруг каждого атома так, чтобы он завершил свой октет. Когда мы завершаем вышеуказанный шаг, мы замечаем, что израсходовано только 16 валентных электронов.

Итак, оставшиеся 6 валентных электронов будут действовать как неподеленные пары на центральном атоме Kr. Это пример исключения из правила октетов.

Мы замечаем, что Kr может удерживать более 8 валентных электронов, и это связано с тем, что элементы с периодом ниже 3 могут иметь расширенный октет (более 8 валентных электронов), что служит исключением из правила октетов. Следовательно, Kr имеет 3 неподеленные пары и может содержать более 8 валентных электронов.

5. Теперь вы можете спросить, почему мы не преобразовали неподеленные пары в двойные или тройные связи? Действительно актуальный вопрос!

Помните, что я уже говорил ранее, что лучшая структура Льюиса в идеале должна иметь каждый атом с зарядом 0.Если мы проверим формальный заряд каждого атома KrF2, он окажется равным 0.

Однако, если мы конвертируем неподеленные пары в двойные или тройные связи, формальный заряд не будет самым низким из возможных. Следовательно, эта молекула будет весьма нестабильной.

Таким образом, эта структура Льюиса KrF2 с 3 неподеленными парами имеет наивысшую стабильность с каждым атомом, имеющим формальный заряд 0.

KrF2 Гибридизация

Гибридизация — важный аспект, когда речь идет о понимании природы химических связей молекулы.Гибридизация помогает нам найти более стабильную молекулу за счет минимизации энергии молекулы.

Гибридизация KrF2 — это Sp3d.

Гибридизация молекулы может быть обнаружена двумя способами: —

1. Теоретический способ: —

Гибридизацию любой молекулы можно найти, сложив количество связанных сайтов и количество неподеленных пар центрального атома.

Значение гибридизации (H) определяется: —

Если H = 2, то это sp-гибридизация.

Если H = 3, то это sp2-гибридизация.

H = 4 означает, что это sp3-гибридизация.

H = 5 означает, что это sp3d-гибрид.

А H = 6 означает, что это гибридизация Sp3d2.

Мы уже знаем, что Kr является центральным атомом в KrF2. Он создает одну сигма-связь с каждым атомом F и окружает его 3 неподеленными парами. Таким образом, сложив количество связей и неподеленных пар, мы получим значение H как 2 + 3 = 5, что означает, что KrF2 гибридизован Sp3d.

2. Формульная часть.Хотя теоретическую часть запомнить гораздо проще, вы также можете использовать формулу в качестве подтверждения своего ответа.

Формула для определения гибридизации любой молекулы приведена ниже: —

H = 1/2 [V + M-C + A]

H = Гибридизация центрального атома молекулы

V = количество валентных электронов центрального атома.

M = количество одновалентных атомов, связанных с центральным атомом.

C = заряд на катионе или более электроположительном атоме.

A = заряд аниона или более электроположительного атома.

В KrF2 мы знаем, что Kr является центральным атомом. Итак, V = 8 (валентные электроны Kr). Поскольку F — одновалентный атом и имеется два атома F, M = 2.

Так как общий заряд молекулы нейтрален, как C, так и A будут равны нулю. Следовательно, используя формулу, мы получаем

H = 1/2 [8 + 2]

H = 5, что указывает на то, что KrF2 представляет собой Sp3d-гибридизацию .

Таким образом, мы обнаружили гибридизацию KrF2 двумя простыми методами.

KrF2 Молекулярная геометрия

Молекулярная форма, как следует из названия, используется для определения формы молекулы и ее валентных углов. Молекулярная форма отличается от молекулярной геометрии.

Молекулярная геометрия также учитывает электроны при определении геометрии.

Геометрия KrF2 тригонально-бипирамидальная.

Форма молекулы учитывает неподеленные пары на центральном атоме.Таким образом, имеет линейную форму молекулы KrF2. Угол связи, образованный между каждым атомом, составляет 180 градусов.

Обозначение AXN может использоваться для определения молекулярной формы любой молекулы. А обозначает количество центральных атомов. X обозначает количество атомов, которые связаны с центральным атомом.

И, наконец, N обозначает количество неподеленных пар или несвязывающих электронов центрального атома.

В KrF2 A = 1, поскольку Kr — единственный центральный атом.

X = 2, поскольку к центральному атому присоединены 2 атома F.

N будет 3, так как на центральном атоме Kr сидят 3 неподеленные пары. Таким образом, используя приведенную выше формулу, мы получаем форму KrF2 как AX2N3.

Если мы проверим эту формулу на графике VSEPR, мы увидим, что KrF2 имеет линейную форму.

Полярность KrF2

Как упоминалось выше, Kr — это центральный атом, связанный с 2 ​​атомами F с обеих сторон, линейно образующий симметричную форму молекулы KrF2. Более того, оба атома F идентичны и имеют одинаковую электроотрицательность.

В результате оба атома F тянут заряд с одинаковой силой и имеют одинаковое распределение заряда. Оба диполя действуют в противоположных направлениях, компенсируя друг друга. Это приводит к чистому нулевому дипольному моменту.

Таким образом, молекула KrF2 неполярна по природе.

Заключение

В этой статье мы обсудили структуру Льюиса, гибридизацию и молекулярную форму KrF2. Итак, теперь вам следует достаточно подробно изучить основы молекулы KrF2.