Strukturna formula je grafički prikaz veze u molekuli, rasvjetljavanju svojoj strukturi jednom odrediti spektroskopskim metodama. To je najspecifičniji način kada se odnosi na određeni spoj, a ne na nekoliko izomera koji odgovaraju istoj molekularnoj formuli.
Na primjer, butan, C 4 H 10 ima dva izomera: n-butan (linearne) i 2-metil-propan (razgranat). Molekularna formula ne razlikuje nijednu od dvije; dok pribjegnemo strukturnim formulama, vidjet ćemo upravo da je jedna linearna, a druga razgranata.
Strukturne formule omogućuju pomno ispitivanje molekularnih struktura spojeva. Izvor: Pixabay.
Korištenje strukturnih formula olakšava razumijevanje promjena koje provodi molekula tijekom kemijske reakcije; koja je od njegovih veza razbijena, kako se njezina struktura mijenja u procesu i na kraju. Naučiti čitati ove formule isto je što površno predvidjeti svojstva molekula.
Strukturne formule su dvodimenzionalne reprezentacije, iako mogu naznačiti neke trodimenzionalne i geometrijske aspekte. Što se više istražuje struktura spoja, to će njegova strukturna formula postati rafiniranija i vjernija. U protivnom, oni ostavljaju bitne aspekte za razumijevanje prirode molekule.
Primjeri strukturne formule
Svaki spoj ima svoju strukturnu formulu, koja može varirati ovisno o vrsti projekcije ili perspektive koja se koristi. Na primjer, kondenzirane i skeletne formule, Lewisove strukture i stereokemijske projekcije sve su strukturne formule, posvećene graficiranju što je moguće više informacija o molekularnoj strukturi.
Postoji toliko mnogo da će biti obuhvaćeno samo nekoliko jednostavnih primjera.
Glukoza
Različiti prikazi strukture alfa-glukoze. Izvor: Yikrazuul putem Wikipedije.
Četiri reprezentacije molekule glukoze prikazane su na gornjoj slici. Svaka je važeća strukturna formula; ali 2 (Haworthova projekcija) i 3 (projekcija stolice) obično se najviše koriste u akademskim tekstovima i publikacijama.
Prednost 4 ima to što izravno označava koje su OH grupe iznad (debeli klinovi) ili ispod (točkasti klinovi) šesterokutni prsten; to jest, olakšava razumijevanje njegove stereokemije. Suprotno tome, 1 (Tollens-Fisherova projekcija) pokazuje linearni karakter glukoze prije nego što se pretvori u njen ciklički oblik.
Metan
Strukturna formula metana. Izvor: Gabriel Bolívar putem MolView-a.
Gore postoje dvije strukturne formule metana, čija molekulska formula je kondenzirana CH 4. Za one koji ne poznaju kemiji, mogu interpretirati formulu CH 4 kao da je molekula s atomom vodika u sredini.
Ali u stvarnosti (i nužno), strukturne formule jasno govore da je ugljik središnji atom. Stoga imamo četiri CH veze. Napominjemo i da formula na lijevoj strani stvara lažni dojam da je molekula ravna, kad je zapravo tetraedarska (formula s desne strane).
Zato su u strukturnoj formuli s desne strane veze predstavljene klinovima, što označava relativne prostorne položaje svakog atoma vodika (vrhovi tetraedra).
metanol
Strukturna formula metanola. Izvor: NEUROtiker
Strukturna formula metanola praktički je jednaka onoj metana s razlikom što ima H supstituiran OH-om. Njegova kondenziran ili kemijska formula je CH 3 OH i molekulska CH 4 O. Primijećeno je da ona također sadrži tetraedra.
etanol
Strukturna formula etanola. Izvor: Gabriel Bolívar putem MolView-a.
Sada prelazimo na etanol, sljedeći alkohol na listi. Njegova kemijska formula ili kondenzirani je CH 3 CH 2 OH, koji sam po sebi već pokazuje njegovu linearnu strukturu. Da budemo jasni, strukturna formula na gornjoj slici učinkovito pokazuje da je etanol ravan lanac ili okosnica.
Ako pogledate izbliza, okolina svakog ugljikovog atoma je tetraedarska.
fruktoza
Strukturna formula beta-D-fruktofuranoze. Izvor: NEUROtiker (razgovor • doprinosi)
Iznad imamo strukturnu formulu fruktoze, točnije Haworth-ovu projekciju njegovog furanusnog prstena (petočlanog). Napomena koliko se strukturna formula otkriva razliku molekulske jedan, C C6 H 12 O 6, koja se podudara s onom glukoze, što su različitih šećera, no.
Voda
Strukturna formula vode. Izvor: Benjah-bmm27 putem Wikipedije.
Kemijska formula vode je H 2 O, također odgovara kondenzirani i molekularne formule. Kao i kod metana, oni koji ne poznaju molekulu vode (a nemaju pojma o kemijskim vezama) mogu vjerovati da je njena struktura OHH; ali strukturna formula na slici iznad pojašnjava pravu strukturu.
Iako nije cijenjen, parovi slobodnih elektrona kisikovih i vodikovih atoma crtaju tetraedrom oko kisika; ovo je, elektronska geometrija vode: tetraedar. U međuvremenu, dva atoma vodika uspostavljaju ravninu sličnu bumerangu; ovo je molekularna geometrija vode: kutna.
Iako je strukturna formula vode daleko najjednostavnija od razmatranih primjera, ona skriva više tajni i anomalija nego što to sama uspijeva predstavljati.
Aspirin
Strukturna formula aspirina. Izvor: Gabriel Bolívar putem MolView-a.
Imamo jednu od prvih "mana" strukturnih formula: njihova nemogućnost predstavljanja aromatičnog karaktera građevine; što u ovom slučaju odgovara aromatičnosti benzena (šesterokutni) prsten aspirina (gore).
Ako pažljivo pogledate ovu formulu, doći ćete do zaključka da je to u biti ravna molekula; to je gotovo sve njegove atome „ostatak” u istoj ravnini, s iznimkom metil grupe, CH 3, na svoju lijevu stranu, gdje je ponovno prikazan tetrahedralnog okoliš ugljika.
Ponovno je strukturna formula daje mnogo informacija više od ravnom molekulske formule, C 9 H 8 O 4; što odgovara brojnim strukturnim izomerima, potpuno drugačijim od aspirina.
benzol
Strukturna formula benzena. Izvor: Gabriel Bolívar putem MolView-a.
Konačno, imamo iznad strukturne formule benzena. Njegova molekulska formula je C 6 H 6, ukazuje na to da je učinkovito sadrži šest ugljikovih atoma i šest atoma vodika. No, to ne govori ništa o pravoj strukturi benzena.
Dvostruke veze C = C nisu statične jer se par elektrona, točnije onaj smješten u p orbitali ugljika, delokalizira unutar prstena. Posljedično, benzen ima nekoliko rezonantnih struktura, a svaka ima svoju strukturnu formulu.
Ova delokalizacija dio je aromatičnog benzena, a nije vjerno predstavljen u strukturnoj formuli na lijevoj strani. Najbliže je zamijeniti dvostruke veze krugom (neki ga nazivaju krafnom) kako bi označili aromatičnost prstena (desno od slike).
A što je s skeletnom formulom? Ovo je vrlo slično strukturnom, razlikuje se samo po tome što ne predstavlja vodikove atome; i, dakle, pojednostavljeno je i ugodnije grafikovati. Benzenski prsten s desne strane bila bi njegova kosturna formula.
Reference
- Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
- Wikipedia. (2020). Strukturna formula. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
- Nissa Garcia. (2020). Strukturna formula: definicija i primjeri. Studija. Oporavilo od: study.com
- Clark Jim. (2012). Crtanje organskih molekula. Oporavak od: chemguide.co.uk
- William Reusch. (5. svibnja 2013.). Oblik molekula. Oporavak od: 2.chemistry.msu.edu