STRUKTŪRINĖ FORMULĖ (SU PAVYZDŽIAIS) - CHEMIJA - 2025

Struktūrinė formulė yra grafinis atvaizdavimas molekulės obligacijas, nušviečiant jos struktūros vieną kartą nustatomas pagal spektroskopijos metodais. Tai yra pats konkrečiausias būdas, kai nurodomas konkretus junginys, o ne keli izomerai, atitinkantys tą pačią molekulinę formulę.

Pavyzdžiui, butano, C ₄ H ₁₀ , turi du izomerus: n-butano (linijines) ir 2-metil-propano (šakotosios grandinės). Molekulinė formulė neišskiria nė vienos iš jų; tuo tarpu, jei pasinaudosime struktūrinėmis formulėmis, bus aiškiai matoma, kad viena yra tiesinė, o kita išsišakojusi.

Struktūrinės formulės leidžia patikrinti junginių molekulines struktūras. Šaltinis: „Pixabay“.

Naudojant struktūrines formules, lengviau suprasti pokyčius, kuriuos molekulė patiria cheminės reakcijos metu; kurie jos saitai nutrūksta, kaip proceso metu ir jo pabaigoje keičiama jo struktūra. Išmokti skaityti šias formules yra tas pats, kaip paviršutiniškai numatyti molekulių savybes.

Struktūrinės formulės yra 2D atvaizdai, nors jos gali nurodyti kai kuriuos trimačius ir geometrinius aspektus. Kuo daugiau tiriama junginio struktūra, tuo tikslesnė ir tikslesnė jo struktūrinė formulė. Kitu atveju jis pašalina esminius molekulės prigimties supratimo aspektus.

Struktūrinės formulės pavyzdžiai

Kiekvienas junginys turi savo atitinkamą struktūrinę formulę, kuri gali skirtis priklausomai nuo naudojamos projekcijos ar perspektyvos tipo. Pavyzdžiui, sutrumpintos ir skeleto formulės, Lewis struktūros ir stereocheminės projekcijos yra visos struktūrinės formulės, skirtos kiek įmanoma daugiau informacijos apie molekulinę struktūrą grafikui nubraižyti.

Jų yra tiek daug, kad bus aptarti tik keli paprasti pavyzdžiai.

Gliukozė

Įvairūs alfa-gliukozės struktūros vaizdai. Šaltinis: Yikrazuul per Vikipediją.

Viršutiniame paveikslėlyje parodyti keturi gliukozės molekulės vaizdai. Kiekvienas iš jų yra tinkama struktūrinė formulė; tačiau 2 (Haworth projekcija) ir 3 (kėdės projekcija) dažniausiai yra naudojami akademiniuose tekstuose ir publikacijose.

4 būdo pranašumas yra tas, kad jis tiesiogiai nurodo, kurios OH grupės yra aukščiau (stori pleištai) ar žemiau (punktyriniai pleištai) šešiakampio žiedo; y., tai palengvina jos stereochemijos supratimą. Priešingai, 1 (Tollens-Fišerio projekcija) parodo linijinį gliukozės pobūdį prieš paverčiant ją cikline forma.

Metanas

Metano struktūrinė formulė. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras per „MolView“.

Virš jūsų yra dvi struktūrinės formulės metano, kurio kondensuota molekulinė formulė yra CH ₄ . Tiems, kurie trūksta žinių apie chemijos, jie gali interpretuoti, kurios formulė CH ₄ , jeigu jis buvo molekulė su vandenilio atomo centre.

Tačiau iš tikrųjų (ir būtinai) struktūrinės formulės leidžia suprasti, kad anglis yra pagrindinis atomas. Todėl mes turime keturias CH jungtis. Taip pat atkreipkite dėmesį, kad kairėje esanti formulė sukuria klaidingą įspūdį, kad molekulė yra plokščia, kai iš tikrųjų ji yra tetraedrinė (formulė dešinėje).

Štai kodėl dešinėje pusėje esančioje struktūrinėje formulėje jungtys yra pavaizduotos pleištais, nurodant kiekvieno vandenilio atomo santykines erdvines padėtis (tetraedro viršūnės).

Metanolis

Metanolio struktūrinė formulė. Šaltinis: NEUROtiker

Metanolio struktūrinė formulė yra praktiškai tokia pati kaip metano, tuo skirtumu, kad jame yra H, pakeistas OH. Jo kondensuotas arba cheminė formulė yra CH ₃ OH ir molekulinė CH ₄ O. Pastebėta, kad ji taip pat susideda iš keturkampis.

Etanolis

Etanolio struktūrinė formulė. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras per „MolView“.

Dabar pereiname prie etanolio, kito alkoholio sąraše. Jo cheminė arba kondensuotas formulė yra CH ₃ CH ₂ OH, kuris savaime jau rodo tiesinę struktūrą. Aukščiau pavaizduota struktūrinė formulė aiškiai parodo, kad etanolis yra tiesios grandinės arba stuburas.

Jei atidžiai pažvelgsite, kiekvieno anglies atomo aplinka yra tetraedrinė.

Fruktozė

Beta-D-fruktofuranozės struktūrinė formulė. Šaltinis: NEUROtiker (aptarimas • prisideda)

Virš mūsų yra struktūrinė fruktozės formulė, tiksliau jos furano žiedo (penkių narių) Haworto projekcija. Atkreipkite dėmesį, kiek atskleidžia struktūrinė formulė, skirtingai nei molekulinė, C ₆ H ₁₂ O ₆ , kuri sutampa su gliukozės formule , tačiau abu yra skirtingi cukrūs.

Vanduo

Vandens struktūrinė formulė. Šaltinis: „Benjah-bmm27“ per Vikipediją.

Cheminė vandens formulė yra H ₂ O, taip pat atitinkanti sutirštintą ir molekulinę formules. Kaip ir metanas, tie, kurie nepažįsta vandens molekulės (ir neturi omenyje cheminių jungčių), gali manyti, kad jo struktūra yra OHH; tačiau struktūrinė formulė aukščiau esančiame paveikslėlyje paaiškina tikrąją struktūrą.

Nors tai nėra vertinama, laisvųjų deguonies ir vandenilio atomų elektronų poros traukia tetraedrą aplink deguonį; tai yra, elektroninė vandens geometrija: tetraedrinė. Tuo tarpu du vandenilio atomai sukuria plokštumą, panašią į bumerangą; tai yra, molekulinė vandens geometrija: kampinė.

Nors struktūrinė vandens formulė yra pati paprasčiausia iš aptartų pavyzdžių, ji slepia daugiau paslapčių ir anomalijų, nei ji pati sugeba pateikti.

Aspirinas

Aspirino struktūrinė formulė. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras per „MolView“.

Turime vieną iš pirmųjų struktūrinių formulių „ydų“: jų nesugebėjimą parodyti aromatinės struktūros savybės; kuris šiuo atveju atitinka aspirino benzeno (šešiakampio) žiedo aromatą (aukščiau).

Jei atidžiai pažvelgsite į šią formulę, pateiksite išvadą, kad tai iš esmės plokščia molekulė; tai yra, beveik visi jo atomai "ilsisi" toje pačioje plokštumoje, išskyrus metilo grupę, CH ₃ , kairėje, kur vėl matoma tetraedrinė anglies aplinka.

Dar kartą, struktūrinė formulė suteikia daug daugiau informacijos nei jo plokščio molekulinė formulė, C ₉ H ₈ O ₄ ; kuris atitinka daugybę struktūrinių izomerų, visiškai kitokių nei aspirinas.

Benzenas

Benzeno struktūrinė formulė. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras per „MolView“.

Pagaliau aukščiau turime benzeno struktūrinę formulę. Jo molekulinė formulė yra C ₆ H ₆ , o tai rodo, kad ji iš tikrųjų turi šešis anglies atomus ir šešis vandenilio atomus. Bet tai nieko nesako apie tikrąją benzeno struktūrą.

C = C dvigubi ryšiai nėra statiniai, nes elektronų pora, būtent ta, kuri yra p anglies orbitose, delokalizuojasi žiedo viduje. Taigi benzenas turi keletą rezonansinių struktūrų, kurių kiekviena turi savo struktūrinę formulę.

Ši delokalizacija yra benzeno aromatinių savybių dalis, nepatikslinta kairėje esančioje struktūrinėje formulėje. Artimiausias dalykas yra pakeisti dvigubas jungtis apskritimu (kurį kai kurie vadina spurga), kad būtų parodytas žiedo aromatas (vaizdo dešinėje).

O kaip skeleto formulė? Tai labai panašu į struktūrinį, skiriasi tik tuo, kad neatstovauja vandenilio atomų; todėl grafikas yra paprastesnis ir patogesnis. Dešinėje esantis benzeno žiedas būtų jo skeleto formulė.

Nuorodos

1. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
2. Vikipedija. (2020). Struktūrinė formulė. Atkurta iš: en.wikipedia.org
3. Nissa Garcia. (2020). Struktūrinė formulė: Apibrėžimas ir pavyzdžiai. Tyrimas. Atgauta iš: study.com
4. Klarkas Džimas. (2012). Organinių molekulių piešimas. Atgauta iš: chemguide.co.uk
5. Viljamas Reušas. (2013 m. Gegužės 5 d.). Molekulių forma. Atkurta iš: 2.chemija.msu.edu