Formula structurală (cu exemple)

1692
Egbert Haynes

formula structurala este o reprezentare grafică a legăturilor unei molecule, aruncând lumină asupra structurii sale odată determinată prin metode spectroscopice. Este cel mai specific mod atunci când se referă la un compus specific și nu la mai mulți izomeri care corespund aceleiași formule moleculare.

De exemplu, butan, C4H10, are doi izomeri: n-butan (liniar) și 2-metil-propan (ramificat). Formula moleculară nu discriminează niciuna dintre cele două; în timp ce, dacă recurgem la formule structurale, se va vedea exact că una este liniară, iar cealaltă ramificată.

Formulele structurale permit examinarea structurilor moleculare ale compușilor. Sursa: Pixabay.

Utilizarea formulelor structurale face mai ușoară înțelegerea schimbărilor pe care le suferă o moleculă în timpul unei reacții chimice; care dintre legăturile sale sunt rupte, cum se modifică structura sa în proces și la sfârșitul acestuia. Învățarea citirii acestor formule este aceeași cu prezicerea superficială a proprietăților moleculelor.

Formulele structurale sunt reprezentări 2D, deși pot indica unele aspecte tridimensionale și geometrice. Cu cât este investigată mai mult structura unui compus, cu atât formula sa structurală devine mai rafinată și mai fidelă. În caz contrar, lasă în afara aspectelor esențiale pentru a înțelege natura moleculei.

Indice articol

  • 1 Exemple de formulă structurală
    • 1.1 Glucoza
    • 1.2 Metan
    • 1.3 Metanol
    • 1.4 Etanol
    • 1.5 Fructoza
    • 1.6 Apă
    • 1.7 Aspirina
    • 1.8 Benzen
  • 2 Referințe

Exemple de formule structurale

Fiecare compus are formula structurală respectivă, care poate varia în funcție de tipul de proiecție sau perspectivă utilizată. De exemplu, formulele condensate și scheletice, structurile Lewis și proiecțiile stereochimice sunt toate formule structurale, dedicate graficării cât mai multor informații cu privire la structura moleculară..

Sunt atât de multe încât doar câteva exemple simple vor fi abordate..

Glucoză

Diverse reprezentări ale structurii alfa-glucozei. Sursa: Yikrazuul prin Wikipedia.

Patru reprezentări ale moleculei de glucoză sunt prezentate în imaginea superioară. Fiecare este o formulă structurală validă; dar 2 (proiecția Haworth) și 3 (proiecția scaunelor) sunt de obicei cele mai utilizate în textele academice și în publicații.

4 are avantajul că indică în mod direct ce grupări OH sunt deasupra (pene groase) sau dedesubt (pene punctate) inelului hexagonal; adică facilitează înțelegerea stereochimiei sale. În contrast, 1 (proiecția Tollens-Fisher) arată caracterul liniar al glucozei înainte de a se transforma în forma sa ciclică.

Metan

Formula structurală a metanului. Sursa: Gabriel Bolívar prin MolView.

Mai sus sunt două formule structurale de metan, a căror formulă moleculară condensată este CH4. Pentru cei cărora le lipsește cunoștințele de chimie, ar putea interpreta formula CH4 de parcă ar fi o moleculă cu un atom de hidrogen în centru.

Dar, în realitate (și neapărat), formulele structurale arată clar că carbonul este atomul central. Prin urmare, avem patru legături C-H. De asemenea, rețineți că formula din stânga creează impresia falsă că molecula este plată, când în realitate este tetraedrică (formula din dreapta).

De aceea, în formula structurală din dreapta legăturile sunt reprezentate de pene, indicând pozițiile spațiale relative ale fiecărui atom de hidrogen (vârfurile tetraedrului).

Metanol

Formula structurală a metanolului. Sursa: NEUROtiker [Domeniul public]

Formula structurală a metanolului este practic aceeași cu cea a metanului, cu diferența că are un H substituit cu un OH. Formula sa condensată sau chimică este CH3OH și CH molecular4O. Se observă că este format și dintr-un tetraedru.

Etanol

Formula structurală a etanolului. Sursa: Gabriel Bolívar prin MolView.

Acum trecem la etanol, următorul alcool de pe listă. Formula sa chimică sau condensată este CH3CHDouăOH, care de la sine arată deja structura sa liniară. Pentru a fi sigur, formula structurală din imaginea de mai sus demonstrează efectiv că etanolul este un lanț liniar sau un schelet..

Dacă priviți cu atenție, împrejurimile fiecărui atom de carbon sunt tetraedrice.

Fructoză

Formula structurală a beta-D-fructofuranozei. Sursa: NEUROtiker (discuție • contribuții) [Domeniul public]

Mai sus avem formula structurală a fructozei, mai exact proiecția Haworth a inelului său furanus (cu cinci membri). Observați cât de mult dezvăluie formula structurală spre deosebire de cea moleculară, C6H12SAU6, care coincide cu cea a glucozei, ambele fiind totuși diferite zaharuri.

Apă

Formula structurală a apei. Sursa: Benjah-bmm27 prin Wikipedia.

Formula chimică a apei este HDouăSau, corespunzând și formulelor condensate și moleculare. Ca și în cazul metanului, cei care nu cunosc molecula de apă (și nu au noțiunea de legături chimice) pot crede că structura sa este O-H-H; dar formula structurală din imaginea de mai sus clarifică adevărata structură.

Deși nu este apreciat, perechile de electroni liberi de oxigen și atomi de hidrogen desenează un tetraedru în jurul oxigenului; aceasta este geometria electronică a apei: tetraedrică. Între timp, cei doi atomi de hidrogen stabilesc un plan similar cu un bumerang; aceasta este geometria moleculară a apei: unghiulară.

Deși formula structurală a apei este de departe cea mai simplă dintre exemplele discutate, aceasta ascunde mai multe secrete și anomalii decât reușește singură să reprezinte..

Acid acetilsalicilic

Formula structurală a aspirinei. Sursa: Gabriel Bolívar prin MolView.

Avem unul dintre primele „eșecuri” ale formulelor structurale: incapacitatea lor de a reprezenta caracterul aromatic al unei structuri; care în acest caz corespunde aromaticității inelului de benzen (hexagonal) al aspirinei (de mai sus).

Dacă priviți cu atenție această formulă, veți concluziona că este o moleculă esențial plană; adică aproape toți atomii săi se „odihnesc” în același plan, cu excepția grupării metil, CH3, în stânga, unde mediul tetraedric al carbonului este din nou vizualizat.

Din nou, formula structurală oferă mult mai multe informații decât formula moleculară simplă, C9H8SAU4; care corespunde cu numeroși izomeri structurali, total diferiți de aspirină.

Benzen

Formula structurală a benzenului. Sursa: Gabriel Bolívar prin MolView.

Pentru a termina, avem mai sus formula structurală a benzenului. Formula sa moleculară este C6H6, indicând faptul că conține șase atomi de carbon și șase atomi de hidrogen. Dar nu spune nimic despre adevărata structură a benzenului.

Legăturile duble C = C nu sunt statice, deoarece o pereche de electroni, în special cea localizată în orbitați p de carbon, este delocalizat în interiorul inelului. În consecință, benzenul are mai multe structuri de rezonanță, fiecare cu propria formulă structurală..

Această delocalizare face parte din caracterul aromatic al benzenului, care nu este reprezentat fidel în formula structurală din stânga. Cel mai apropiat lucru este de a înlocui legăturile duble cu un cerc (denumit gogoșă de unii) pentru a indica aromaticitatea inelului (dreapta imaginii).

Și ce zici de formula scheletică? Aceasta este foarte asemănătoare cu cea structurală, diferind doar prin faptul că nu reprezintă atomi de hidrogen; și, prin urmare, este mai simplificat și mai confortabil pentru a grafica. Inelul benzenic din dreapta ar fi formula sa scheletică.

Referințe

  1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie. (Ed. A VIII-a). CENGAGE Învățare.
  2. Wikipedia. (2020). Formula structurala. Recuperat de pe: en.wikipedia.org
  3. Nissa Garcia. (2020). Formula structurală: definiție și exemple. Studiu. Recuperat de la: study.com
  4. Clark Jim. (2012). Desenarea moleculelor organice. Recuperat de pe: chemguide.co.uk
  5. William Reusch. (5 mai 2013). Forma moleculelor. Recuperat de la: 2.chemistry.msu.edu

Nimeni nu a comentat acest articol încă.