En química , el modelo de bolas y barras es un modelo molecular de una sustancia química que muestra tanto la posición tridimensional de los átomos como los enlaces entre ellos. [1] Los átomos se representan típicamente mediante esferas , conectadas por barras que representan los enlaces. Los enlaces dobles y triples suelen representarse mediante dos o tres barras curvas, respectivamente, o alternativamente mediante barras colocadas correctamente para los enlaces sigma y pi . En un buen modelo, los ángulos entre las barras deben ser los mismos que los ángulos entre los enlaces , y las distancias entre los centros de las esferas deben ser proporcionales a las distancias entre los núcleos atómicos correspondientes . El elemento químico de cada átomo suele indicarse mediante el color de la esfera. [2]
En un modelo de bolas y varillas, el radio de las esferas suele ser mucho menor que las longitudes de las varillas, con el fin de proporcionar una visión más clara de los átomos y los enlaces en todo el modelo. Como consecuencia, el modelo no proporciona una visión clara del espacio que ocupa. En este aspecto, los modelos de bolas y varillas se diferencian de los modelos de relleno de espacio (calota) , donde los radios de las esferas son proporcionales a los radios atómicos de Van der Waals en la misma escala que las distancias de los átomos y, por lo tanto, muestran el espacio ocupado pero no los enlaces.
Los modelos de esferas y varillas pueden ser artefactos físicos o modelos virtuales de computadora . Los primeros suelen construirse a partir de kits de modelado molecular, que consisten en una serie de resortes helicoidales o varillas de plástico o madera, y una serie de bolas de plástico con agujeros pretaladrados. Los colores de las esferas suelen seguir el esquema de colores CPK . Algunos cursos universitarios de química requieren que los estudiantes compren estos modelos como material de aprendizaje.
En 1865, el químico alemán August Wilhelm von Hofmann fue el primero en elaborar modelos moleculares de esferas y barras. Utilizó dichos modelos en una conferencia en la Royal Institution of Great Britain .
Las empresas especializadas fabrican kits y modelos por encargo. Una de las primeras empresas fue Woosters en Bottisham , Cambridgeshire , Reino Unido. Además de los agujeros tetraédricos, trigonales y octaédricos, había bolas multiusos con 24 agujeros. Estos modelos permitían la rotación sobre los enlaces de varillas individuales, lo que podía ser tanto una ventaja (demostrando flexibilidad molecular) como una desventaja (los modelos son flexibles). La escala aproximada era de 5 cm por ångström (0,5 m/nm o 500.000.000:1), pero no era uniforme en todos los elementos.
La empresa Beeverses Miniature Models de Edimburgo (que ahora opera como Miramodus) comenzó a producir modelos pequeños en 1961 [3] utilizando bolas de PMMA y varillas de acero inoxidable . En estos modelos, el uso de bolas perforadas individualmente con ángulos de enlace y longitudes de enlace precisos permitió crear con precisión estructuras cristalinas grandes en una forma ligera y rígida.
