Strukturformel (mit Beispielen)

Der Strukturformel Es handelt sich um eine grafische Darstellung eines Molekülverbindungs. Es ist der konkrete Weg, wenn sie sich auf eine bestimmte Verbindung bezieht und nicht mehrere Isomere, die derselben molekularen Formel entsprechen.

Zum Beispiel Butan, C₄H₁₀, Es hat zwei Isomere: N-Butano (linear) und 2-Methylpropan (verzweigt). Die molekulare Formel unterscheidet auch nicht zwischen; Wenn wir uns strukturellen Formeln zuwenden, ist genau ersichtlich, dass einer linear und der andere verzweigt ist.

Strukturformeln ermöglichen es, die molekularen Strukturen der Verbindungen zu überprüfen. Quelle: Pixabay.

Verwenden Sie strukturelle Formeln erleichtert das Verständnis der Veränderungen, die ein Molekül während einer chemischen Reaktion erlitten haben; Welche ihrer Verbindungen sind gebrochen, wie seine Struktur im Prozess und am Ende modifiziert wird. Das Lernen, diese Formeln zu lesen, ist gleich, um die Eigenschaften von Molekülen oberflächlich vorherzusagen.

Strukturformeln sind 2D -Darstellungen, obwohl einige dreidimensionale und geometrische Aspekte in ihnen angezeigt werden können. Je mehr die Struktur einer Verbindung, desto raffinierter und treu wird sie zu ihrer strukturellen Formel. Lassen Sie ansonsten wesentliche Aspekte beiseite, um die Art des Moleküls zu verstehen.

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Beispiele für die Strukturformel

Jede Verbindung hat ihre jeweilige strukturelle Formel, die je nach Art der Projektion oder Perspektive variieren kann. Zum Beispiel kondensierte und Skelettformeln, Lewis -Strukturen und stereochemische Projektionen sind alle strukturelle Formeln, die sich der Grafik der maximal möglichen Informationen über die molekulare Struktur verschrieben haben.

Es gibt so viele, dass einige einfache Beispiele angesprochen werden.

Glucose

Mehrere Darstellungen der Struktur des Alpha-Glucoses. Quelle: Yikrazuul über Wikipedia.

Im oberen Bild werden vier Darstellungen des Glukosemoleküls gezeigt. Jedes ist eine gültige strukturelle Formel; Aber die 2 (Haworth -Projektion) und die 3 (Stuhlprojektion) sind in der Regel die am häufigsten in akademischen Texten und Veröffentlichungen verwendeten.

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Der 4 hat den Vorteil, direkt anzuzeigen, welche OH -Gruppen über (dicke Keile) oder unter (gepunktete Keile) des sechseckigen Rings liegen; Das heißt, es erleichtert das Verständnis seiner Stereochemie. Andererseits zeigt die 1 (Tollens-Fisher-Projektion) den linearen Charakter von Glukose, bevor er zu seiner zyklischen Form wird.

Methan

Strukturformel von Methan. Quelle: Gabriel Bolívar über Molview.

Oben gibt es zwei strukturelle Formeln von Methan, deren Molekular- und Kondensatformel Cho ist₄. Für diejenigen, denen es an Chemiewissen fehlt, könnten sie die CHO -Formel interpretieren₄ Als ob es ein Molekül mit einem Wasserstoffatom in der Mitte wäre.

Aber in der Realität (und notwendigerweise) klären strukturelle Formeln, dass Kohlenstoff das zentrale Atom ist. Daher haben wir vier C-H-Links. Beachten Sie, dass die Formel auf der linken Seite den falschen Eindruck erzeugt, dass das Molekül flach ist, in Wirklichkeit tetraedrisch (rechte Formel).

Aus diesem Grund werden in der strukturellen Formel des Rechts die Bindungen durch Keile dargestellt, was auf die relativen räumlichen Positionen jedes Wasserstoffatoms (Scheitelpunkte des Tetraeders) hinweist.

Methanol

Strukturformel von Methanol. Quelle: Neurotoger [Public Domain]

Die strukturelle Formel von Methanol ist praktisch die gleiche wie die von Methan, mit dem Unterschied, dass es ein H ersetzt wird, das durch ein OH ersetzt wird. Seine kondensierte oder chemische Formel ist Cho₃Oh, und das molekulare Cho₄ENTWEDER. Es wird beobachtet, dass es auch aus einem Tetraeder besteht.

Ethanol

Ethanolstrukturformel. Quelle: Gabriel Bolívar über Molview.

Jetzt fahren wir mit Ethanol fort, dem nächsten Alkohol auf der Liste. Seine chemische oder kondensierte Formel ist Cho₃CH₂Oh, was allein seine lineare Struktur bereits zeigt. Um aus dem Zweifel herauszukommen, zeigt die strukturelle Formel des überlegenen Bildes wirksam, dass Ethanol eine lineare Kette oder Skelett ist.

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Wenn sie sorgfältig beobachtet werden, sind die Umgebungen jedes Kohlenstoffatoms Tetraedralen.

Fructose

Strukturformel von Beta-D-Fructofuranosa. Quelle: Neurotoger (Diskussion • Beiträge) [Public Domain]

Wir haben die strukturelle Formel von Fructose, genauer gesagt die Haworth -Projektion seines felanischen Rings (fünf Mitglieder). Beachten Sie, wie viel die strukturelle Formel im Gegensatz zu Molekular, C zeigt, C₆H₁₂ENTWEDER₆, Was mit der von Glukose zusammenfällt und beide unterschiedliche Zucker sind.

Wasser

Strukturwasserformel. Quelle: Benjah-BMM27 über Wikipedia.

Die chemische Wasserformel ist h₂Oder auch, entsprechend kondensierte und molekulare Formeln. Wie bei Methan könnte der Wassermolekül (und keine Vorstellung von chemischen Bindungen) glauben, dass ihre Struktur O-H-H ist; Aber die strukturelle Formel des überlegenen Bildes verdeutlicht die wahre Struktur.

Obwohl es nicht geschätzt wird, ziehen die Elektronenpaare, die frei von Sauerstoff und Wasserstoffatomen, ein Tetraeder um Sauerstoff zeichnen; Dies ist, elektronische Wassergeometrie: Tetraedrisch. In der Zwischenzeit bilden die beiden Wasserstoffatome eine Ebene, die einem Boomerang ähnelt. Dies ist die molekulare Geometrie von Wasser: Winkel.

Während die strukturelle Wasserformel bei weitem die einfachste der angesprochenen Beispiele ist, verbirgt sich mehr Geheimnisse und Anomalien, als es allein schafft zu repräsentieren.

Aspirin

Strukturformel von Aspirin. Quelle: Gabriel Bolívar über Molview.

Wir haben einen der ersten "Fehler" struktureller Formeln: seine Unfähigkeit, den aromatischen Charakter einer Struktur darzustellen; In diesem Fall entspricht es der Aromatizität des Benzol -Ringes von Aspirin (oben).

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Wenn diese Formel sorgfältig beobachtet wird, wird der Schluss gezogen, dass es sich um ein Molekül in flachem Wesen handelt. Das heißt, fast alle Atome "ruhen" in derselben Ebene, mit Ausnahme des Methils₃, Zu Ihrer Linken, wo sich die Umgebung der tetraedrischen Kohlenstoffs visualisiert hat.

Auch hier liefert die strukturelle Formel viel mehr Informationen als ihre einfache molekulare Formel, C₉H₈ENTWEDER₄; Das entspricht zahlreichen strukturellen Isomeren, die sich völlig von Aspirin unterscheiden.

Benzol

Benzolstrukturformel. Quelle: Gabriel Bolívar über Molview.

Schließlich haben wir die strukturelle Formel von Benzol oben. Seine molekulare Formel ist c₆H₆, Angeben, dass es effektiv sechs Kohlenstoffatome und sechs Wasserstoffatome enthält. Aber er sagt nichts über die wahre Struktur von Benzol aus.

Die Doppelbindungen C = C sind als ein paar Elektronen nicht statisch, insbesondere die in den Orbitalen, die sich befinden P von Kohlenstoff verlagert es in den Ring. Infolgedessen hat Benzol mehrere Resonanzstrukturen mit jeweils eine eigene strukturelle Formel.

Dieser Umzug ist Teil des aromatischen Charakters von Benzol, der nicht treu in der strukturellen Formel der Linken dargestellt ist. Das Nächste ist, die Doppelbindungen durch einen Kreis (von einigen als Dona genannt) zu ersetzen, um die Aromatizität des Rings (rechts vom Bild) anzuzeigen.

Und was ist mit der Skelettformel? Dies ist dem strukturellen sehr ähnlich und differenziert nur dann, da es keine Wasserstoffatome darstellt. Und deshalb ist es einfacher und wohler zu grafisch besser. Der Benzolring auf der rechten Seite wäre seine Skelettformel.

Verweise

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5. William Reusch. (05. Mai 2013). Die Form der Moleküle. Geborgen von: 2.Chemie.MSU.Edu