Структура органического кристалла

Нет молекул, «висящих» в пространстве, также как и нет молекул, проникающих друг в друга. Расположение молекул характеризуется тем, что свободное пространство имеет минимальный объем. То есть молекулы расположились так, что «выступы» одной молекулы входят во «впадины» другой. Таким образом, реализовалась плотнейшая упаковка. Основное значение для такой упаковки имеет не число касаний двух рассматриваемых молекул, а число касаний данной молекулы со всеми своими соседями. Количество молекул, имеющих хотя бы одно касание с рассматриваемой молекулой, называется молекулярным координационным числом. В органических кристаллах этот параметр чаще всего равен 12, более редко встречаются значения 10 и 14.Экспериментальные исследования показывают, что в любом органическом кристалле можно найти слои, имеющих координацию 6. Именно на этих слоях должно быть основано рассмотрение кристалла. Органический кристалл состоит из плотнопакованных слоев, тесно прижатых друг к другу. У них не существует полярности в направлении, перпендикулярном слою.Молекулы в слое также плотно упакованы. Последний абзац А.И. Китайгородский формулирует как основной закон органической кристаллохимии [2, стр. 86].Утверждение о расположении молекул в органическом кристалле с использованием «выступов» и «впадин» обладает определенной условностью. Поэтому А.И. Китайгородским был предложен и разработан метод атом-атомных потенциалов [4, стр. 57]. Согласно этому методу энергия взаимодействия двух занимают фиксированное положение молекул Uмол-мол определяется суммированием атом-атомных потенциалов:Здесь i и j – индексы атомов, принадлежащие разным молекулам; – расстояние;А, В,  – эмпирические параметры;qi и qj– эффективные заряды на атомах.Параметры А, В,  имеют постоянные значения для каждого сочетания химических элементов. Величины эффективных зарядов вычисляются с использованием квантово-химических методов. Гипотеза атом-атомных потенциалов также обладает условностью, поскольку в реальных условиях потенциал не может обладать сферической симметрией. Поэтому при его использовании корректные результаты могут быть получены только для крупных молекул. Тем не менее, путь к исследованию взаимодействия молекул был указан. Автор статьи[4] связывает дальнейшее развитие органической кристаллохимии с изучением специфических межмолекулярных контактов.Положительную роль для прогресса кристаллохимии играет развитие вычислительной техники и разработка специализированных графических программ. Эти программы позволяют представить изображение органического кристалла совершенно неожиданными способами, включая рассмотрение кристаллов в движении [4, стр. 58]. Для иллюстрации на рисунке 1 приведено изображения кристалла СО2, взятого из работы [3], а на рисунке 2 –изображения кристалла гексаметилбензола из работы [4].Рисунок 1 – Кристалл СО2Сравнение графического изображения явно не в пользу более простого кристалл, изображенного на рисунке 1. Современные программы позволяют представить кристалл в проекции на плоскость (см. рисунок 2а), показать молекулы двух слоев (кольца молекул, относящихся к верхнему слою, на рисунке 2а закрашены). Кроме того на рисунках 2б и 2в показаны объемные изображения двух слоев молекул под разными ракурсами.Рисунок 2 – Кристалл гексаметилбензолаЗаключениеВ реферате рассмотрены основные особенности органических кристаллов. Приведены геометрические факторы, которые определяют размеры и форму молекулы. К ним относятся длины связей (межатомные расстояния), валентные углы и межмолекулярные радиусы. В реферате приведены численные значения этих параметров для различных кристаллических систем. Сформулирован основной закон органической кристаллохимии о структуре органического кристалла.Список литературыУрусов, В.С. Теоретическая кристаллохимия / В.С. Урусов, – М.: изд-во МГУ, 1987. – 275 с.Китайгородский, А.И. Органическая кристаллохимия // А.И. Китайгородский / – М.: изд-во АН СССР, 1955.– 558 с.Китайгородский, А.И. Упаковка молекул в кристаллах органических соединений // А.И. Китайгородский / Успехи физических наук, т. XXXIV, вып. 1, 1948. С. 122 – 155.Зоркий, П.М. Структура органического кристалла // П.М. Зоркий / Соросовский образовательный журнал, том 7, №11, 2001. С. 53 – 58.