Van der Waals yüzeyi - Van der Waals surface

van der Waals yarıçapları
Eleman	yarıçap (Å )
Hidrojen	1.2 (1.09)^[1]
Karbon	1.7
Azot	1.55
Oksijen	1.52
Flor	1.47
Fosfor	1.8
Kükürt	1.8
Klor	1.75
Bakır	1.4
Van der Waals yarıçapları Bondi'nin derlemesi (1964).^[2] Diğer kaynaklardan gelen değerler Önemli ölçüde farklı (metni gör)

van der Waals yüzey bir molekül Bu molekülün soyut bir temsili veya modelidir, çok kaba bir ifadeyle, molekül için bir yüzeyin, sert kesiklere dayalı olarak nerede bulunabileceğini gösterir. van der Waals yarıçapları tek tek atomlar için ve molekülün diğer moleküllerle etkileşime giriyor olarak tasarlanabileceği bir yüzeyi temsil eder.^{[kaynak belirtilmeli ]} Ayrıca bir van der Waals zarf, van der Waals yüzeyinin adı Johannes Diderik van der Waals, bir Hollandalı teorik fizikçi ve termodinamikçi sağlamak için teori geliştiren sıvı-gaz hal denklemi atomların ve moleküllerin sıfır olmayan hacmini açıklayan ve bunların üzerinde bir çekici güç etkileşime girdiklerinde (onun adını da taşıyan teorik yapılar). van der Waals yüzeyleri bu nedenle, başlangıçta olduğu gibi elle hesaplama yoluyla veya fiziksel ahşap / plastik modeller aracılığıyla veya şimdi dijital olarak, moleküllerin soyut temsillerinde kullanılan bir araçtır. hesaplamalı kimya yazılım. Pratik olarak konuşmak, CPK modelleri tarafından geliştirildi ve adlandırıldı Robert Corey, Linus Pauling, ve Walter Koltun,^[3] Van der Waals yarıçaplarına dayalı olarak yaygın olarak kullanılan ilk fiziksel moleküler modellerdi ve moleküllerin van der Waals yüzeylerini gösteren bir modelin geniş pedagojik ve araştırma kullanımına izin verdi.

Van der Waals hacmi ve van der Waals yüzey alanı

Metan, CH₄, boşluk doldurma, van der Waal'ın temelli gösterimi, siyahta karbon (C), beyazda hidrojen (H). İçinde kimya, bir boşluk doldurma modeli bir tür 3 boyutlu (3 BOYUTLU) moleküler model nerede atomlar yarıçapları olan kürelerle temsil edilir. van der Waals yarıçapları veya aksi takdirde, orantılı atomların yarıçapları. Atomların merkezden merkeze uzaklıkları, atomlar arasındaki mesafelerle orantılıdır. atom çekirdeği hepsi aynı ölçekte. Farklı atomlar kimyasal elementler genellikle farklı renkteki kürelerle temsil edilir, aşağıya bakınız.

Başlık konseptiyle ilgili olarak bir van der Waals hacmi, V_wve bir van der Waals yüzey alanı, A olarak çeşitli şekilde kısaltılmıştır_w, vdWSA, VSA ve WSA.^{[kaynak belirtilmeli ]} Bir van der Waals yüzey alanı, atomların veya moleküllerin yüzey alanlarının matematiksel bir tahminden, ya ilk prensiplerden hesaplayarak ya da karşılık gelen bir van der Waals hacmi üzerinden integral alarak soyut bir kavramsallaştırmasıdır. En basit durumda, küresel tek atomlu bir gaz için, gaz atomunun van der Waals yarıçapına eşit yarıçaplı bir kürenin hesaplanan yüzey alanıdır:

${ displaystyle A _ { rm {w}} = 4 pi r _ { rm {w}} ^ {2}}$ .

van der Waals hacmi, bir tür atomik veya moleküler hacim doğrudan ilgili bir mülktür van der Waals yarıçapı ve tek bir atomun veya birleşik anlamda bir molekülün tüm atomlarının kapladığı hacim olarak tanımlanır. Van der Waals yarıçapı biliniyorsa atomlar için ve atomları yarıçapları ve atomlar arası mesafeleri ve açıları biliniyorsa moleküller için hesaplanabilir. Yukarıdaki gibi, en basit durumda, küresel tek atomlu bir gaz için, V_w basitçe, gaz atomunun van der Waals yarıçapına eşit yarıçaplı bir kürenin hesaplanan hacmidir:

${ displaystyle V _ { rm {w}} = {4 3'ten fazla} pi r _ { rm {w}} ^ {3}}$ .

Bir molekül için, V_w kapsadığı birimdir van der Waals yüzey; dolayısıyla, V'nin hesaplanması_w van der Waals yüzeyini tanımlama ve hesaplama becerisini varsayar. van der Waals molekül hacimleri, atomlar arası mesafelerin neden olduğu gerçeğinden dolayı, bileşen atomlarının van der Waals hacimlerinin toplamından her zaman daha küçüktür. Kimyasal bağ atomik van der Waals yarıçaplarının toplamından küçüktür. Bu anlamda, bir van der Waals yüzeyi homonükleer iki atomlu molekül, aynı şekilde metan, amonyak, vb. gibi daha büyük moleküller için ayrı ayrı atomların iki küresel van der Waals yüzeyinin resimli bir örtüşmesi olarak görülebilir (resimlere bakın).

Van der Waals yarıçapları ve hacimleri, gazların mekanik özelliklerinden belirlenebilir (orijinal yöntem, van der Waals sabiti ), şuradan kritik nokta (ör. bir sıvının), kristalografik kristallerdeki bağlanmamış atom çiftleri arasındaki mesafenin veya elektriksel veya optik özelliklerin ölçümlerinden (yani, polarize edilebilirlik veya molar kırılma ). Her durumda, ölçümler makroskopik numuneler üzerinde yapılır ve sonuçlar şu şekilde ifade edilir: azı dişi miktarları. van der Waals, tek bir atomun veya moleküllerin hacimlerine, makroskopik olarak belirlenen hacimleri, Avogadro sabiti. Çeşitli yöntemler benzer olan ancak aynı olmayan (genellikle 1–2 dahilinde) yarıçap değerleri verirÅ (100–200 öğleden sonra ). Van der Waals yarıçaplarının kullanışlı tablolanmış değerleri, bir ağırlıklı ortalama ve bu nedenle farklı tabloların aynı atomun van der Waals yarıçapı için farklı değerler sunduğu görülecektir. Ayrıca van der Waals yarıçapının her koşulda bir atomun sabit bir özelliği olmadığı, daha çok atomun kimyasal ortamına göre değişeceği iddia edilmiştir.^[2]

Fotoğraf Galerisi

Amonyak, NH₃, boşluk doldurma, van der Waal'ın temelli temsili, azot (N) mavi, hidrojen (H) beyaz.
Fosfin, PH₃, boşluk doldurma, van der Waal'ın temelli temsili, üst üste bindirilmiş top ve çubuk modeli, turuncu renkli fosfor (P), beyaz renkte hidrojen (H).
Bir boşluk doldurma modeli n-oktan düz zincir (normal) hidrokarbon 8 karbon ve 18 hidrojenden oluşan formüller: CH₃CH₂(CH₂)₄CH₂CH₃ veya C
₈H
₁₈. Gösterilen temsilcinin bir tek biçimsel "poz" bir molekül popülasyonunun düşük olması nedeniyle Gibbs enerjisi karbon-karbon bağları etrafında dönme engelleri (karbon "zincirine" büyük esneklik sağlar). normal olarak çok büyük sayıda farklı bu tür konformasyonlardan oluşur (örneğin, çözelti içinde).
Karmaşık bir molekülün üç boyutlu, boşluk dolduran, van der Waal'ın temelli modeline bir örnek, THC, tıbbi marihuanadaki aktif ajan. Dönüşü görmek için resme tıklamanız gerekebilir.
Hidrojen sülfit, H₂S, boşluk doldurma, van der Waal'ın temelli temsili, üst üste bindirilmiş top ve çubuk modeli, sarı renkte kükürt (S), beyaz renkte hidrojen (H) mavi ile gölgelenmiş. Ayrıca yüzeyinde elektrostatik potansiyel yüzey, bilinmeyen bir şekilde molekül için hesaplandı,^{[kaynak belirtilmeli ]} kullanma hesaplamalı kimya araçlar. Maviden gölgelenmiştir elektropozitif kırmızı alanlar elektronegatif alanlar.

Ayrıca bakınız

daha fazla okuma

DC Whitley, Van der Waals yüzey grafikleri ve moleküler şekil, Matematiksel Kimya Dergisi, Cilt 23, Sayılar 3-4, 1998, s. 377–397 (21).
M. Petitjean, Van der Waals Yüzeylerinin ve Hacimlerinin Analitik Hesaplanması Üzerine: Bazı Sayısal Yönler, Hesaplamalı Kimya Dergisi, Cilt 15, Sayı 5, 1994, s. 507–523.

Referanslar ve notlar

^ Rowland RS, Taylor R (1996). "Organik kristal yapılarda moleküller arası bağlanmamış temas mesafeleri: van der Waals yarıçaplarından beklenen mesafelerle karşılaştırma". J. Phys. Kimya. 100 (18): 7384–7391. doi:10.1021 / jp953141 +.
^ ^a ^b Bondi, A. (1964). "Van der Waals Hacimleri ve Yarıçapları". J. Phys. Chem. 68 (3): 441–51. doi:10.1021 / j100785a001.
^ Robert B. Corey ve Linus Pauling, 1953, "Amino asitlerin, peptitlerin ve proteinlerin moleküler modelleri" Rev. Sci. Enstrümanlar., 24(8), sayfa 621–627, DOI 10.1063 / 1.1770803, bkz. [1], erişim tarihi 23 Haziran 2015.

Dış bağlantılar

Çeşitli moleküller için VSA'lar Anton Antonov tarafından, Wolfram Gösteriler Projesi, 2007.
Van der Waals yarıçapları, Yapısal Biyoloji Sözlüğü, Biyolojik Makromoleküllerin Görüntü Kitaplığı.
Analitik hesaplama van der Waals yüzeyleri ve hacimleri.

[RowlandRS1996-1] Rowland RS, Taylor R (1996). "Organik kristal yapılarda moleküller arası bağlanmamış temas mesafeleri: van der Waals yarıçaplarından beklenen mesafelerle karşılaştırma". J. Phys. Kimya. 100 (18): 7384–7391. doi:10.1021 / jp953141 +.

[Bondi1964-2] Bondi, A. (1964). "Van der Waals Hacimleri ve Yarıçapları". J. Phys. Chem. 68 (3): 441–51. doi:10.1021 / j100785a001.

[corpau-3] Robert B. Corey ve Linus Pauling, 1953, "Amino asitlerin, peptitlerin ve proteinlerin moleküler modelleri" Rev. Sci. Enstrümanlar., 24(8), sayfa 621–627, DOI 10.1063 / 1.1770803, bkz. [1], erişim tarihi 23 Haziran 2015.

[1]

[2]

[3]