¿Por qué las moléculas no son planas?

Usuario de Quora:

Nota: Ninguna molécula es “2D” en un sentido perfecto porque los átomos en sí son tridimensionales.

Eso es de hecho correcto. Tomo ese plano → Cepilladora.

Pero la respuesta rápida y fácil es … muchas, muchas moléculas son absolutamente planas. De hecho, si algunas moléculas no fueran planas, no habría vida.

Fuera de las moléculas planas, algunas son trivialmente planas.

El agua, por ejemplo, tiene 3 átomos y, por definición, deberían ser planos.

Ahora, cuando entramos en moléculas ligeramente complejas, con un mínimo de 4 átomos, tenemos problemas con la planeidad.

El benceno, por ejemplo, es totalmente plano. No hay duda sobre la planitud.

Pero entonces la respuesta no es trivial. Supongo que su pregunta es, ¿por qué la mayoría de las moléculas 4-atómicas + no son planas?

Esa es una pregunta fabulosa. La respuesta es, por supuesto, posibles variaciones en los arreglos.

Esto se reduce a un problema de teoría de la probabilidad, dado que hay planos infinitos, ¿los átomos de una molécula yacen en el mismo plano?

La respuesta, por supuesto, es conocida por una distribución Uniforme, es 0. Y con razón. Cuando los componentes se hacen más grandes, un poco más intrincados que las moléculas simples, las moléculas intentan anidar …

una propiedad responsable de la vida: el plegamiento de proteínas – Wikipedia. El mecanismo es un problema abierto en materia orgánica y bioquímica, un problema que tiene una probabilidad del 100% de otorgarle al solucionador el “Nobel”.

Por lo tanto, las moléculas más planas no existen cuando las moléculas no. de átomo aumenta más allá de cierto umbral. Es una cuestión de probabilidad, derivada de lo que se conoce como enlace direccional → ¿Por qué los enlaces covalentes son direccionales? .

Las formas moleculares están determinadas por los ángulos de enlace, que a su vez dependen de los orbitales de los electrones en las capas externas de los átomos involucrados. Estos orbitales se definen mediante ondas estacionarias en armónicos esféricos 3D, descritos por la mecánica cuántica, y de ninguna manera se limitan a un solo plano. Algunas moléculas SON planas, incluso las grandes como el grafeno, pero en general no hay limitación de plano.

Definir plano. Vivimos en un universo 3D. Todas las cosas reales tienen un largo, ancho y profundidad. Los átomos existen en este universo 3D y forman la estructura del universo. Se deduce que también son 3D.

Cuando los átomos forman moléculas, la estructura de la molécula puede parecer ‘plana’ al mirar un dibujo o una imagen, pero en realidad la molécula siempre se está moviendo. El KE vibracional puede tomar varias formas, haciendo que la molécula cambie su posición absoluta de forma continua, por lo que se desvía de “plano” continuamente. La designación plana, sin embargo, no significa que solo tenga 2 dimensiones.

Tan pronto como una molécula tenga más de 3 átomos, probablemente no será ‘plana’ ya que los ángulos de enlace probablemente dictarán una estructura 3D no plana.

Las moléculas son las entidades básicas de la materia y, por lo tanto, deben ser muy estables para respaldar la existencia de la materia. Dado que la estabilidad de una forma esférica es mayor que cualquier otra forma geométrica, las moléculas son esféricas y no planas. En el caso de otras formas, como cubos, conos, etc., incluso planas … habría una gran tensión y una mayor concentración en el vértice y los bordes y, por lo tanto, la estabilidad de las moléculas habría disminuido … lo que llevaría a la inestabilidad de la materia.