Molecuulmodel

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Hofmanns model van methaan (ca. 1860, ruimtelijk onjuist)
Molecuulmodel van proline uit plastic
Computergesimuleerd molecuulmodel van benzeen

Een molecuulmodel is een schaalmodel dat een sterk vergrote ruimtelijke voorstelling geeft van een molecule. Molecuulmodellen worden vervaardigd uit plastic, metaal, hout of glas en vormen veelal een vereenvoudigde weergaven een molecule. Zo worden bindingen voorgesteld aan het hand van staafjes en zijn de atomen meestal bolvormig.

Met de toenemende informatisering heeft ook het begrip computermolecuulmodel zijn intrede gedaan. Simulatieprogramma's, zoals ChemSketch en ChemDraw, zijn in staat om van een vlakke structuurformule een computergebaseerd molecuulmodel te maken.

Geschiedenis[bewerken]

Reeds in de 15de eeuw speculeerde Johannes Kepler over de symmetrie van ijskristallen en over de dichts mogelijke opeenstapeling van ronde objecten. Dit laatste vormende de basis voor theorieën uit de kristallografie en vastestoffysica omtrent de moleculaire structuur van stoffen op het einde van de 19de eeuw.

John Dalton stelde chemische verbindingen voor als aggregaten van sferische atomen en Johann Josef Loschmidt tekende figuren en schetsen van atomen en moleculen, gebaseerd op cirkels. Deze vormden de basis voor latere moleculaire voorstellingen. De eerste die een echt moleculair model zou hebben gemaakt, is August Wilhelm von Hofmann. Hij maakte rond 1860 een model van een molecule methaan (CH4). Uiteraard liepen hier nog een aantal dingen verkeerd, zoals de relatieve grootte van de atomen (waterstof is een kleiner element dan koolstof) en de geometrische structuur (tetraëder in plaats van een vierkant).

Rond 1874 introduceerden Jacobus van 't Hoff en Joseph Achille Le Bel onafhankelijk van elkaar het concept van stereochemie in 3 dimensies, waarmee ook moleculen en hun isomeren ruimtelijk werden voorgesteld.

Ball-and-stick-modellen[bewerken]

De meeste molecuulmodellen zijn gebaseerd op een zogenaamd ball-and-stick-principe. Hierbij worden de atomen als bollen en de bindingen als staafjes voorgesteld. Dit zijn de meest voorkomende molecuulmodellen en worden wereldwijd gebruikt om moleculen ruimtelijk voor te stellen.

Aanvankelijk waren dergelijke modellen zeer rigide en kon men bijvoorbeeld geen drievoudige bindingen of ringen met een hoge ringspanning voorstellen. Later werden de bindingen buigzamer, waardoor dit probleem werd verholpen.

Om een onderscheid te maken tussen de verschillende atomen, krijgen ze elk een kleur. Hieronder staan de meestgebruikte kleuren van atomen of atoomgroepen in molecuulmodellen:

Atoom Kleur
Waterstof Wit
Koolstof Zwart
Zuurstof Rood
Stikstof Blauw
Fosfor Oranje
Zwavel Donkergeel
Fluor Lichtgeel
Chloor Groen
Broom Donkerrood
Jood Paars
Titanium Grijs
Alkalimetalen Violet of oranje
Aardalkalimetalen Donkergroen
Boor en transitiemetalen Zalmroze
Edelgassen Cyaan

Ontdekkingen en ontwikkelingen[bewerken]

Heel wat belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen vinden hun oorsprong in molecuulmodellen, die meestal nieuwe inzichten boden in de ruimtelijke structuur van moleculen. Hieronder volgt een klein overzicht:

Ontdekker(s) Datum Technologie Ontdekking of ontwikkeling
Johannes Kepler 15e eeuw Symmetrie van ijskristallen en dichtste opeenstapeling van bolvormige objecten
August Wilhelm von Hofmann 1860 Ball-and-stick Eerste ruimtelijke model (methaan)
Johann Josef Loschmidt 1861 Tekeningen (schetsen) Voorstelling van atomen via cirkels in zijn boek Chemische Studien
Jacobus van 't Hoff ca. 1873 Papier Tetraëdrische voorstelling van koolstofverbindingen en ontwikkeling van stereochemie
John Desmond Bernal Plasticine en staafjes Model van water.
Robert Corey, Linus Pauling en Walter Koltun Allerhande moleculaire structuren (waaronder α-helices)
James Watson en Francis Crick 1953 Moleculaire strucuur van DNA

Externe link[bewerken]