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EIN Molekülmodell ist ein maßstabgetreues Modell dass eine stark vergrößerte räumliche Darstellung gibt von a Molekül. Molekülmodelle bestehen aus Kunststoff, Metall, Holz oder Glas und bilden oft eine vereinfachte Darstellung eines Moleküls. also werde Fesseln dargestellt durch Stäbchen und die Atome sind normalerweise kugelförmig.
Mit der zunehmenden Computerisierung ist auch das Konzept des Computermolekularmodells aufgekommen. Visualisierungsprogramme, wie z ChemSketch und ChemDraw, sind in der Lage, eine planare Strukturformel in ein computerbasiertes Molekülmodell umzuwandeln.
Geschichte
Bereits im 17. Jahrhundert spekuliert Johannes Kepler über die Symmetrie von Eiskristalle und über die nächstmögliche Akkumulation von runden Gegenständen. Letztere bildeten die Grundlage für Theorien aus der Kristallographie und Festkörperphysik über die molekulare Struktur von Stoffen am Ende der 19. Jahrhundert.
John Dalton vorgeschlagene chemische Verbindungen als Klumpen kugelförmiger Atome und Johann Josef Loschmidt zeichnete Figuren und Skizzen von Atomen und Molekülen, basierend auf Kreisen. Diese bildeten die Grundlage für spätere molekulare Darstellungen. Der erste, der ein echtes molekulares Modell erstellt hätte, ist August Wilhelm von Hofmann. Er machte rund 1860 ein Modell eines Moleküls Methan (CH4). Hier ist natürlich einiges schief gelaufen, wie die relative Größe der Atome (die Wasserstoffatom ist kleiner als es Kohlenstoffatom) und die geometrische Struktur (in Wirklichkeit a Tetraeder anstelle einer Quadrat).
runden 1874 eingeführt Jacobus van 't Hoff und Joseph Achille Le Bel unabhängig das Konzept von Stereochemie im 3 Dimensionen, mit denen Moleküle und ihre Isomere räumlich präsentiert wurden.
Kugel-Stick-Modelle
Die meisten molekularen Modelle basieren auf einem sogenannten Ball und Stock-Prinzip. Die Atome werden als Kugeln und die Bindungen als Stäbchen dargestellt. Dies sind die gebräuchlichsten molekularen Modelle und sie werden weltweit verwendet, um Moleküle räumlich darzustellen.
Anfangs waren solche Modelle sehr starr und man konnte zum Beispiel nicht Dreifachbindungen oder Ringe mit einem High Ringdehnung vorstellen. Später wurden die Bindungen flexibler, was dieses Problem löste.
Zur Unterscheidung der verschiedenen Atome wird ihnen jeweils eine Farbe gegeben. Nachfolgend sind die am häufigsten verwendeten Farben von Atomen oder Atomgruppen in molekularen Modellen aufgeführt:
| Atom | Farbe |
|---|---|
| Wasserstoff | Weiß |
| Kohlenstoff | Schwarz |
| Sauerstoff | rot |
| Stickstoff | Blau |
| Phosphor | Orange |
| Schwefel | dunkelgelb |
| Fluor | Hellgelb/Hellgrün/Hellblau |
| Chlor | Grün |
| Brom | Dunkelrot |
| Jude | Violett |
| Titan | Grau |
| Alkali Metalle | Violett oder Orange |
| Erdalkalimetalle | Dunkelgrün |
| Bohren und Übergangsmetalle | Lachsrosa |
| Edelgase | Cyan |
Entdeckungen und Entwicklungen
Viele wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse haben ihren Ursprung in molekularen Modellen, die meist neue Einblicke in die räumliche Struktur von Molekülen lieferten. Nachfolgend eine kleine Übersicht:
| Entdecker | Datum | Technologie | Entdeckung oder Entwicklung |
|---|---|---|---|
| Johannes Kepler | 15. Jahrhundert | Symmetrie von Eiskristallen und dichteste Ansammlung kugelförmiger Objekte | |
| August Wilhelm von Hofmann | 1860 | Holz und Metall | Erstes räumliches Modell (Methan) |
| Johann Josef Loschmidt | 1861 | Zeichnungen (Skizzen) | Darstellung von Atomen durch Kreise in seinem Buch Chemische Studien |
| Jacobus van 't Hoff | ca. 1873 | Papier | Tetraederdarstellung von Kohlenstoffverbindungen und Entwicklung der Stereochemie |
| John Desmond Bernal | Plastilin und Stöcke | Modell von Wasser | |
| Robert Corey, Linus Pauling und Walter Koltun | Alle Arten von molekularen Strukturen (einschließlich α-Helices) | ||
| James Watson und Francis Crick | 1953 | Röntgenbeugung | Molekülstruktur von DNA |
| John Kendrew und Max Perutz | 1958 | Röntgenbeugung | Molekülstruktur von Myoglobin |