What is the shape of a molecule? - George Zaidan and Charles Morton

Ког су облика молекули? - Џорџ Зејдан и Чарлс Мортон

Prevodilac: Vesna Savić Lektor: Марија Савић

What is the shape of a molecule?

Ког су облика молекули?

Well, a molecule is mostly empty space.

Молекул се углавном састоји из празног простора.

Almost all of its mass is concentrated

Скоро сва његова маса налази се

in the extremely dense nuclei of its atoms.

у врло густим језгрима његових атома.

And its electrons,

А његови електрони,

which determine how the atoms

који одређују како се атоми

are bonded to each other,

везују једни за друге,

are more like clouds of negative charge

више су попут облака негативног наелектрисања

than individual, discrete particles.

него појединачне, одређене честице.

So, a molecule doesn't have a shape

Молекул нема облик

in the same way that, for example,

какав, на пример,

a statue has a shape.

може имати статуа.

But for every molecule,

Сваки молекул

there's at least one way

може имати барем један начин

to arrange the nuclei and electrons

на који се језгро и електрони распоређују

so as to maximize the attraction

како би се повећала привлачност

of opposite charges

супротних наелектрисања

and minimize the repulsion

и смањило одбијање

of like charges.

истог наелектрисања.

Now, let's assume that the only electrons

Претпоставимо да молекулу

that matter to a molecule's shape

облик дају само електрони

are the outermost ones from each participating atom.

који су најудаљенији од сваког атома који учествује у изградњи.

And let's also assume

Претпоставимо и да су

that the electron clouds in between atoms,

електронски облаци између атома,

in other words, a molecule's bonds,

другим речима - молекулске везе -

are shaped kind of like sausages.

у облику кобасица.

Remember that nuclei are positively charged

Језгра су позитивно наелектрисана

and electrons are negatively charged,

а електрони негативно,

and if all of a molecule's nuclei

и када би се сва језгра у молекулу

were bunched up together

спојила или ако би се

or all of its electrons were bunched up together,

сви електрони спојили,

they would just repel each other and fly apart,

само би се одбили и расули,

and that doesn't help anyone.

што никоме није од користи.

In 1776, Alessandro Volta,

1776. године, Алесандро Волта,

decades before he would eventually invent batteries,

деценијама пре свог открића батерије,

discovered methane.

открио је метан.

Now, the chemical formula of methane is CH4.

Хемијска формула метана је CH4.

And this formula tells us

Та формула нам говори

that every molecule of methane

да сваки молекул метана

is made up of one carbon and four hydrogen atoms,

чини један атом угљеника и четири атома водоника,

but it doesn't tell us what's bonded to what

али нам не говори шта се везује за шта

or how they atoms are arranged in 3D space.

или како су атоми распоређени у тродимензионалном свету.

From their electron configurations,

На основу њихових електронских конфигурација

we know that carbon can bond

знамо да се угљеник везује

with up to four other atoms

за четири друга атома

and that each hydrogen can only bond

и да се сваки водоник може везати

with one other atom.

за само један други атом.

So, we can guess

Може се погађати

that the carbon should be the central atom

да је угљеник средишњи атом

bonded to all the hydrogens.

за који су везани сви водоници.

Now, each bond represents

Свака веза представља

the sharing of two electrons

дељење два електрона

and we draw each shared pair of electrons as a line.

а за сваки дељени пар електрона стављамо црту.

So, now we have a flat representation

Ово је дводимензионална представа

of this molecule,

тог молекула,

but how would it look in three dimensions?

али како он изгледа у три димензије?

We can reasonably say

С разлогом можемо тврдити да,

that because each of these bonds

пошто је свака веза

is a region of negative electric charge

простор негативног наелектрисања

and like charges repel each other,

и пошто се иста наелектрисања одбијају,

the most favorable configuration of atoms

најповољнија конфигурација атома

would maximize the distance between bonds.

би раздаљину између тих веза максимално повећала.

And to get all the bonds

Да би се све везе

as far away from each other as possible,

једна од друге што више удаљиле,

the optimal shape is this.

најбољи облик би био овакав.

This is called a tetrahedron.

То је тетраедар.

Now, depending on the different atoms involved,

У зависности од атома,

you can actually get lots of different shapes.

добија се много различитих облика.

Ammonia, or NH3, is shaped like a pyramid.

Амонијак, или NH3, у облику је пирамиде.

Carbon dioxide, or CO2, is a straight line.

Угљен диоксид, или CO2, у облику је праве линије.

Water, H2O, is bent like your elbow would be bent.

Вода, H2O, савијена је као лакат.

And chlorine trifluoride, or ClF3,

А хлор-трифлуорид, или ClF3,

is shaped like the letter T.

у облику је слова Т.

Remember that what we've been doing here

Пошто смо моделе атома и електрона

is expanding on our model of atoms and electrons

проширивали како бисмо створили

to build up to 3D shapes.

тродимензионалне облике,

We'd have to do experiments

требало би да радимо експерименте

to figure out if these molecules

да бисмо доказали да ли су молекули

actually do have the shapes we predict.

стварно обликовани како смо замислили.

Spoiler alert:

Упозорење:

most of the do, but some of them don't.

већина њих јесте, али неки и нису.

Now, shapes get more complicated

Облик постаје комплекснији

as you increase the number of atoms.

ако се повећа број атома.

All the examples we just talked about

Сви споменути примери

had one obviously central atom,

имали су очигледно један средишњи атом,

but most molecules,

али већина молекула -

from relatively small pharmaceuticals

од релативно малих лекова

all the way up to long polymers

па све до дугачких полимера

like DNA or proteins, don't.

попут ДНК и протеина - немају.

The key thing to remember

Кључна ствар коју треба запамтити

is that bonded atoms will arrange themselves

је да се везани атоми распоређују

to maximize the attraction between opposite charges

како би повећали привлачност супротних наелектрисања

and minimize the repulsion between like charges.

и смањили одбијање истих.

Some molecules even have two or more

Неки молекули имају чак два или више

stable arrangements of atoms,

стабилних распореда атома,

and we can actually get really cool chemistry

и због таквих мењања конфигурација

from the switches between those configurations,

хемија може бити прилично занимљива,

even when the composition of that molecule,

чак и када састав тог молекула -

that's to say the number and identity of its atoms,

односно број и структура његових атома -

has not changed at all.

уопште није промењен.