Geometria molecular

Geometria de la molècula d'aigua.

La geometria molecular o estructura molecular es referix a la disposició tridimensional dels àtoms que constituïxen una molècula. Determina moltes de les propietats de les molècules, reactivitat, polaritat, fase, color, magnetisme, activitat biològica, etc. Actualment, el principal model Teoria de Repulsió de Parells d'Electrons de Valéncia (TRPEV), empleada internacionalment pel seu gran predictibilitat.

Determinació de la geometria molecular

Les geometries moleculars es determinen millor quan les mostres estan pròximes al zero absolut perque a temperatures més altes les molècules presentaran un moviment rotacional considerable. En l'estat sòlit la geometria molecular pot ser medida per Difracció de rajos X. Les #geometria es poden calcular per procediments mecànic quàntics ab initio o per métodos semiempírics de modelament molecular.

La posició de cada àtom es determina per la naturalea dels enllaços químics en els que es conecta als seus àtoms veïns. La geometria molecular pot descriure's per les posicions d'estos àtoms en l'espai, mencionant la llongitut d'enllaç de dos àtoms units, àngul d'enllaç de tres àtoms conectats i àngul de torsió de tres enllaços consecutius.

Moviment atòmic

Ya que el moviment dels àtoms en una molècula està determinat per la mecànica quàntica, un deu definir el "moviment" d'una manera quàntica.

Els moviments quàntics (externs) de translació i rotació canvien fortament la geometria molecular. (En algun grau la rotació influïx en la geometria per mig de la força de Coriolis i la distorsió centrífuga, pero són despreciables en la present discussió).

Un tercer tipo de moviment és la vibració , un moviment intern dels àtoms en una molècula. Les vibracions moleculars són harmòniques (a lo manco en una primera aproximació), #lo que significa que els àtoms oscilen entorn a la seua posició de equilibri, fins i tot a la temperatura del zero absolut. En el zero absolut tots els àtoms estan en el seu estat vibracional basal i mostren moviment mecànic quàntic de punt zero, açò és, la funció d'ona d'un modo vibracional simple no és un pico agut, sino un exponencial d'ample finit. A temperatures majors, els modos vibracionals poden ser excitats tèrmicament (en un interpretació clàssica, açò s'expressa en enunciar que "les molècules vibraran més ràpit"), pero sempre oscilen al voltant d'una geometria reconeixible per a la molècula.

Per a tindre una comprensió més clara de la provabilitat de que la vibració d'una molècula puga ser tèrmicament excitada, s'inspecciona el factor de Boltzmann <math>expleft( -frac{Delta I}{kT} right) </math>, on <math>Delta I</math> és l'energia d'excitació del modo vibracional, <math>k</math> és la constant de Boltzmann i <math>T</math> és la temperatura absoluta. A 298K (25°C), uns valors típics del factor de Boltzmann són: ΔI = 500 cm^-1 --> 0.089; ΔI = 1000 cm^{-1</*sup> --> 0.008; ΔI = 1500 cm-1 --> 7 10-4. Açò és, si l'energia d'excitació és 500 cm-1, aproximadament el 9% de les molècules estan tèrmicament excitades a temperatura ambiente. La menor energia vibracional d'excitació és el modo de flexió (aproximadament 1600 cm-1). En conseqüència, a temperatura ambiente menys del 0,07% de totes les molècules d'una cantitat donada d'aigua vibraran més ràpit que en el zero absolut.}

Com es va mencionar anteriorment, la rotació influïx fortament sobre la geometria molecular. Pero, com a moviment mecànic quàntic, s'excita a baixes temperatures (comparada en la vibració). Des d'un punt de vista clàssic, pot dir-se que més molècules rotan més ràpidament a temperatura ambiente, açò és que tenen major velocitat angular i moment angular. En llenguage de mecànica quàntica: més "eigenstates" d'alt momentum angular són poblats tèrmicament en aumentar la temperatura. Les energies d'excitació rotacionals típiques estan en l'orde d'uns pocs cm^-1.

Els resultats de molts experiments espectroscòpics estan eixamplats perque involucren una mija de varis estats rotacionals. Freqüentment és difícil obtindre les geometria a partir dels espectres a altes temperatures, perque el número d'estats rotacionals rastrejats en l'experiment aumenta en incrementar-se la temperatura. En conseqüència, moltes observacions espectroscòpiques només es pot esperar que conduïxquen a #geometria moleculars *confiables a temperatures propenques al zero absolut.

• Est artícul fon creat a partir de la traducció de l'artícul es.wikipedia.org/wiki/Geometría molecular de la Wikipedia en espanyol, baix llicència Creative Commons-BY-SA.