Strukturní vzorec (s příklady)

735
Anthony Golden

The strukturní vzorec jedná se o grafické znázornění vazeb molekuly, vrhající světlo na její strukturu, jakmile je jednou stanovena spektroskopickými metodami. Je to nejkonkrétnější způsob, když se odkazuje na konkrétní sloučeninu, a ne na několik izomerů odpovídajících stejnému molekulárnímu vzorci.

Například butan, C.4H10, má dva izomery: n-butan (lineární) a 2-methylpropan (rozvětvený). Molekulární vzorec nerozlišuje mezi oběma; když se uchýlíme ke strukturním vzorcům, bude přesně vidět, že jeden je lineární a druhý rozvětvený.

Strukturní vzorce umožňují zkoumání molekulárních struktur sloučenin. Zdroj: Pixabay.

Použití strukturních vzorců usnadňuje pochopení změn, kterými molekula prochází během chemické reakce; které z jeho odkazů jsou nefunkční, jak je jeho struktura upravena v procesu a na jeho konci. Naučit se číst tyto vzorce je stejné jako povrchně předpovídat vlastnosti molekul.

Strukturní vzorce jsou 2D reprezentace, i když mohou naznačovat některé trojrozměrné a geometrické aspekty. Čím více je zkoumána struktura sloučeniny, tím rafinovanější a věrnější je její strukturní vzorec. Jinak vynechává základní aspekty k pochopení podstaty molekuly.

Rejstřík článků

  • 1 Příklady strukturního vzorce
    • 1.1 Glukóza
    • 1,2 metan
    • 1.3 Metanol
    • 1.4 Ethanol
    • 1,5 Fruktóza
    • 1.6 Voda
    • 1.7 Aspirin
    • 1,8 benzen
  • 2 Odkazy

Příklady strukturních vzorců

Každá sloučenina má svůj vlastní strukturní vzorec, který se může lišit v závislosti na typu použité projekce nebo perspektivy. Například kondenzované a kosterní vzorce, Lewisovy struktury a stereochemické projekce jsou všechny strukturní vzorce určené k vytváření grafů co nejvíce informací o molekulární struktuře..

Je jich tolik, že se budeme zabývat jen několika jednoduchými příklady..

Glukóza

Různá znázornění struktury alfa-glukózy. Zdroj: Yikrazuul přes Wikipedii.

Na horním obrázku jsou zobrazeny čtyři reprezentace molekuly glukózy. Každý z nich je platný strukturní vzorec; ale 2 (Haworthova projekce) a 3 (projekce židle) jsou obvykle nejpoužívanější v akademických textech a v publikacích.

4 má tu výhodu, že přímo označuje, které skupiny OH jsou nad (silnými klíny) nebo pod (tečkovanými klíny) šestihranným prstencem; to znamená, že usnadňuje pochopení jeho stereochemie. Naproti tomu 1 (Tollens-Fisherova projekce) ukazuje lineární charakter glukózy před převedením do její cyklické formy.

Metan

Strukturní vzorec metanu. Zdroj: Gabriel Bolívar přes MolView.

Nahoře jsou dva strukturní vzorce methanu, jejichž kondenzovaným molekulárním vzorcem je CH4. Pro ty, kteří nemají znalosti z chemie, mohou interpretovat vzorec CH4 jako by to byla molekula s atomem vodíku uprostřed.

Ale ve skutečnosti (a nutně) strukturní vzorce objasňují, že uhlík je ústředním atomem. Proto máme čtyři CH vazby. Rovněž si všimněte, že vzorec vlevo vytváří mylný dojem, že molekula je plochá, i když ve skutečnosti je čtyřboká (vzorec vpravo).

Proto jsou ve strukturním vzorci vpravo vazby reprezentovány klíny, které označují relativní prostorové polohy každého atomu vodíku (vrcholy čtyřstěnu).

Methanolu

Strukturní vzorec methanolu. Zdroj: NEUROtiker [Public domain]

Strukturní vzorec methanolu je prakticky stejný jako u metanu, s tím rozdílem, že má H substituovaný OH. Jeho kondenzovaným nebo chemickým vzorcem je CH3OH a molekulární CH4O. Je pozorováno, že se také skládá ze čtyřstěnu.

Ethanol

Strukturní vzorec ethanolu. Zdroj: Gabriel Bolívar přes MolView.

Nyní přejdeme k ethanolu, dalšímu alkoholu na seznamu. Jeho chemický nebo kondenzovaný vzorec je CH3CHdvaOH, který sám o sobě již ukazuje svou lineární strukturu. Jistě, strukturní vzorec na obrázku výše účinně demonstruje, že ethanol je lineární řetězec nebo kostra..

Pokud se podíváte pozorně, okolí každého atomu uhlíku je čtyřboká.

Fruktóza

Strukturní vzorec beta-D-fruktofuranózy. Zdroj: NEUROtiker (diskuse • příspěvky) [Public domain]

Nahoře máme strukturní vzorec fruktózy, přesněji Haworthova projekce jejího furanového kruhu (pětičlenného). Všimněte si, kolik strukturní vzorec odhaluje, na rozdíl od molekulárního, C6H12NEBO6, který se shoduje s tím glukózy, oba jsou však odlišné cukry.

Voda

Strukturní vzorec vody. Zdroj: Benjah-bmm27 přes Wikipedii.

Chemický vzorec vody je HdvaNebo odpovídající také kondenzovaným a molekulárním vzorcům. Stejně jako v případě metanu mohou ti, kteří neznají molekulu vody (a nemají ponětí o chemických vazbách), věřit, že její struktura je O-H-H; ale strukturní vzorec na obrázku výše objasňuje skutečnou strukturu.

Ačkoli to není oceněno, dvojice volných elektronů atomů kyslíku a vodíku kreslí kolem kyslíku čtyřstěn; to je elektronická geometrie vody: čtyřboká. Mezitím dva atomy vodíku vytvářejí rovinu podobnou bumerangu; to je, molekulární geometrie vody: úhlová.

Přestože je strukturní vzorec vody zdaleka nejjednodušší z diskutovaných příkladů, skrývá více tajemství a anomálií, než jaké dokáže sám představit..

Aspirin

Strukturní vzorec aspirinu. Zdroj: Gabriel Bolívar přes MolView.

Máme jednu z prvních „poruch“ strukturních vzorců: jejich neschopnost reprezentovat aromatický charakter struktury; což v tomto případě odpovídá aromaticitě benzenového (hexagonálního) kruhu aspirinu (výše).

Pokud se na tento vzorec podíváte pečlivě, dojde vám k závěru, že se jedná o v podstatě plochou molekulu; to znamená, že téměř všechny jeho atomy „odpočívají“ ve stejné rovině, s výjimkou methylové skupiny CH3, nalevo, kde je opět vizualizováno čtyřboké prostředí uhlíku.

Strukturní vzorec opět poskytuje mnohem více informací než jeho prostý molekulární vzorec C9H8NEBO4; což odpovídá mnoha strukturním izomerům, zcela odlišným od aspirinu.

Benzen

Strukturní vzorec benzenu. Zdroj: Gabriel Bolívar přes MolView.

Na závěr máme nad strukturním vzorcem benzenu. Jeho molekulární vzorec je C6H6, což naznačuje, že obsahuje šest atomů uhlíku a šest atomů vodíku. Ale neříká to nic o skutečné struktuře benzenu.

Dvojné vazby C = C nejsou statické, protože pár elektronů, konkrétně ten, který se nachází na orbitálech p uhlíku, je delokalizován v kruhu. V důsledku toho má benzen několik rezonančních struktur, z nichž každá má svůj vlastní strukturní vzorec..

Tato delokalizace je součástí aromatického charakteru benzenu, který není věrně znázorněn ve strukturním vzorci vlevo. Nejbližší věc je nahradit dvojné vazby kruhem (některými nazývaný kobliha), který označuje aromatičnost kruhu (vpravo od obrázku).

A co kosterní vzorec? Toto je velmi podobné strukturálnímu, liší se pouze tím, že nepředstavuje atomy vodíku; a proto je graf zjednodušen a pohodlnější. Benzenový kruh vpravo by byl jeho kosterní vzorec.

Reference

  1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie. (8. vydání). Učení CENGAGE.
  2. Wikipedia. (2020). Strukturní vzorec. Obnoveno z: en.wikipedia.org
  3. Nissa García. (2020). Strukturní vzorec: Definice a příklady. Studie. Obnoveno z: study.com
  4. Clark Jim. (2012). Kreslení organických molekul. Obnoveno z: chemguide.co.uk
  5. William Reusch. (5. května 2013). Tvar molekul. Obnoveno z: 2.chemistry.msu.edu

Zatím žádné komentáře