En química , un modelo de relleno de espacio , también conocido como modelo de calota , es un tipo de modelo molecular tridimensional (3D) donde los átomos están representados por esferas cuyos radios son proporcionales a los radios de los átomos y cuyo centro a Las distancias entre centros son proporcionales a las distancias entre los núcleos atómicos , todos en la misma escala. Los átomos de diferentes elementos químicos suelen estar representados por esferas de diferentes colores.
Los modelos de calota que llenan el espacio también se conocen como modelos CPK en honor a los químicos Robert Corey , Linus Pauling y Walter Koltun , quienes durante un período de tiempo desarrollaron el concepto de modelado en una forma útil. [1] Se distinguen de otras representaciones 3D, como los modelos de bola y palo y esquelético , por el uso de esferas de relleno de espacio de "tamaño completo" para los átomos. Son útiles para visualizar la forma efectiva y las dimensiones relativas de la molécula, y las formas de la superficie de un conformador estático dado.podría presentar. Por otro lado, estos modelos enmascaran los enlaces químicos entre los átomos y dificultan ver la estructura de la molécula que está oscurecida por los átomos más cercanos al espectador en una pose particular. Por esta razón, tales modelos son de mayor utilidad si se pueden usar dinámicamente, especialmente cuando se usan con moléculas complejas (por ejemplo, vea la mayor comprensión de la forma de las moléculas cuando se hace clic en el modelo de THC para rotar).
Los modelos que llenan el espacio surgen del deseo de representar moléculas de manera que reflejen las superficies electrónicas que presentan las moléculas, que dictan cómo interactúan, unas con otras (o con superficies, o macromoléculas como enzimas, etc.). Los datos cristalográficos son el punto de partida para comprender la estructura molecular estática, y estos datos contienen la información rigurosamente necesaria para generar representaciones que llenan el espacio (por ejemplo, consulte estos modelos cristalográficos ); Sin embargo, con mayor frecuencia, los cristalógrafos presentan las ubicaciones de los átomos derivados de la cristalografía a través de " elipsoides térmicos " cuyos parámetros de corte se establecen por conveniencia tanto para mostrar las ubicaciones de los átomos (con anisotropías), y para permitir la representación de los enlaces covalentes u otras interacciones entre átomos como líneas. En resumen, por razones de utilidad, los datos cristalográficos han aparecido históricamente en presentaciones más cercanas a los modelos de bola y palo. Por lo tanto, si bien los datos cristalográficos contienen la información para crear modelos de llenado de espacio, permaneció para las personas interesadas en modelar una forma estática efectiva de una molécula, y el espacio que ocupaba y las formas en que podría presentar una superficie a otra molécula. para desarrollar el formalismo que se muestra arriba.
En 1952, Robert Corey y Linus Pauling describieron modelos a escala precisos de moléculas que habían construido en Caltech . [1] En sus modelos, imaginaron la superficie de la molécula como determinada por el radio de van der Waals de cada átomo de la molécula, y diseñaron los átomos como esferas de madera dura de diámetro proporcional al radio de van der Waals de cada átomo, en la escala 1 pulgada = 1 Å . Para permitir los enlaces entre los átomos, se cortó una parte de cada esfera para crear un par de caras planas coincidentes, con los cortes dimensionados de modo que la distancia entre los centros de las esferas fuera proporcional a las longitudes de los tipos estándar de enlaces químicos. [1] Se diseñó un conector: unbuje de metal que se enrosca en cada esfera en el centro de cada cara plana. A continuación, las dos esferas se sujetaron firmemente mediante una varilla de metal insertada en el par de casquillos opuestos (con fijación mediante tornillos). Los modelos también tenían características especiales para permitir la representación de enlaces de hidrógeno . [1] [ verificación necesaria ] [2]