The formula struktur adalah perwakilan grafik ikatan molekul, menumpahkan cahaya pada strukturnya sekali ditentukan dengan kaedah spektroskopi. Ini adalah cara yang paling spesifik ketika merujuk kepada sebatian tertentu, dan bukan pada beberapa isomer yang sesuai dengan formula molekul yang sama.
Contohnya, butana, C 4 H 10 , mempunyai dua isomer: n-butana (linier) dan 2-metil-propana (bercabang). Formula molekul tidak membezakan antara kedua-duanya; sementara jika kita menggunakan formula struktur, akan dapat dilihat dengan tepat bahawa satu adalah linear dan yang lain bercabang.
Rumus struktur membolehkan meneliti struktur molekul sebatian. Sumber: Pixabay.
Menggunakan formula struktur menjadikannya lebih mudah untuk memahami perubahan yang dialami oleh molekul semasa tindak balas kimia; pautan manakah yang terputus, bagaimana strukturnya diubah dalam proses dan di hujungnya. Belajar membaca formula ini sama dengan meramal sifat molekul secara dangkal.
Rumus struktur adalah perwakilan 2D, walaupun mereka dapat menunjukkan beberapa aspek tiga dimensi dan geometri. Semakin banyak struktur sebatian diteliti, semakin rumit dan setia formula strukturnya akhirnya menjadi. Jika tidak, ia meninggalkan aspek penting untuk memahami sifat molekul.
Contoh formula struktur
Setiap kompaun mempunyai formula struktur masing-masing, yang boleh berbeza-beza bergantung pada jenis unjuran atau perspektif yang digunakan. Sebagai contoh, formula rangka dan pekat, struktur Lewis, dan unjuran stereokimia, semuanya adalah formula struktur, yang didedikasikan untuk membuat grafik sebanyak mungkin maklumat mengenai struktur molekul.
Terdapat begitu banyak yang hanya akan diliputi oleh beberapa contoh mudah.
Glukosa
Pelbagai perwakilan struktur alpha-glukosa. Sumber: Yikrazuul melalui Wikipedia.
Empat gambaran molekul glukosa ditunjukkan pada gambar atas. Masing-masing adalah formula struktur yang sah; tetapi 2 (unjuran Haworth) dan 3 (unjuran kerusi) biasanya yang paling banyak digunakan dalam teks akademik dan penerbitan.
4 mempunyai kelebihan bahawa ia menunjukkan secara langsung kumpulan OH mana yang berada di atas (baji tebal) atau di bawah (baji putus-putus) cincin heksagon; maksudnya, ini memudahkan pemahaman tentang stereokimia. Sebaliknya, unjuran 1 (Tollens-Fisher) menunjukkan watak linear glukosa sebelum menukar ke bentuk kitarannya.
Metana
Formula struktur metana. Sumber: Gabriel Bolívar melalui MolView.
Di atas anda mempunyai dua formula struktur metana, yang formula molekulnya pekat adalah CH 4 . Bagi mereka yang kurang pengetahuan mengenai kimia, mereka dapat menafsirkan formula CH 4 seolah-olah molekul dengan atom hidrogen di tengahnya.
Tetapi dalam kenyataannya (dan semestinya), formula struktur menjelaskan bahawa karbon adalah atom pusat. Oleh itu, kami mempunyai empat ikatan CH. Perhatikan juga bahawa formula di sebelah kiri menimbulkan kesan yang salah bahawa molekul itu rata, padahal sebenarnya tetrahedral (formula di sebelah kanan).
Itulah sebabnya dalam formula struktur di sebelah kanan, ikatan diwakili oleh baji, yang menunjukkan kedudukan spasial relatif setiap atom hidrogen (bucu tetrahedron).
Metanol
Formula struktur metanol. Sumber: NEUROtiker
Rumus struktur metanol hampir sama dengan metana, dengan perbezaan bahawa ia mempunyai H digantikan oleh OH. Formula pekat atau kimianya adalah CH 3 OH, dan molekul CH 4 O. Diperhatikan bahawa ia juga terdiri daripada tetrahedron.
Etanol
Formula struktur etanol. Sumber: Gabriel Bolívar melalui MolView.
Sekarang kita beralih ke etanol, alkohol seterusnya dalam senarai. Formula kimia atau kondensatnya adalah CH 3 CH 2 OH, yang dengan sendirinya sudah menunjukkan struktur liniernya. Untuk jelas, formula struktur pada gambar di atas secara berkesan menunjukkan bahawa etanol adalah rantai lurus atau tulang belakang.
Sekiranya anda melihat dengan teliti, persekitaran setiap atom karbon adalah tetrahedral.
Fruktosa
Formula struktur beta-D-fruktofuranosa. Sumber: NEUROtiker (ceramah • contribs)
Di atas kita mempunyai formula struktur fruktosa, lebih tepatnya unjuran Haworth pada cincin furanus (lima anggota). Perhatikan seberapa banyak formula struktur yang dinyatakan, tidak seperti molekul molekul, C 6 H 12 O 6 , yang bertepatan dengan glukosa, keduanya merupakan gula yang berbeza.
Air
Formula struktur air. Sumber: Benjah-bmm27 melalui Wikipedia.
Formula kimia air adalah H 2 O, juga sesuai dengan formula pekat dan molekul. Seperti metana, mereka yang tidak mengetahui molekul air (dan tidak mempunyai idea ikatan kimia) mungkin percaya bahawa strukturnya adalah OHH; tetapi formula struktur dalam gambar di atas menjelaskan struktur sebenarnya.
Walaupun tidak dihargai, pasangan elektron bebas oksigen dan atom hidrogen menarik tetrahedron di sekitar oksigen; ini, geometri elektronik air: tetrahedral. Sementara itu, dua atom hidrogen membentuk satah yang serupa dengan bumerang; ini, geometri molekul air: sudut.
Walaupun formula struktur air sejauh ini adalah yang paling sederhana dari contoh yang dibincangkan, ia menyembunyikan lebih banyak rahsia dan anomali daripada yang dapat dinyatakan sendiri.
Aspirin
Formula struktur aspirin. Sumber: Gabriel Bolívar melalui MolView.
Kami mempunyai salah satu "kekurangan" pertama formula struktur: ketidakupayaan mereka untuk mewakili watak aromatik struktur; yang dalam kes ini, sesuai dengan aromatik cincin benzena (heksagon) aspirin (di atas).
Sekiranya anda melihat formula ini dengan teliti, anda akan membuat kesimpulan bahawa ia adalah molekul yang asasnya rata; iaitu, hampir semua atomnya "berehat" dalam satah yang sama, dengan pengecualian kumpulan metil, CH 3 , di sebelah kirinya, di mana persekitaran tetrahedral karbon dilihat kembali.
Sekali lagi, formula struktur memberikan lebih banyak maklumat daripada formula molekulnya yang rata, C 9 H 8 O 4 ; yang sesuai dengan banyak isomer struktur, sama sekali berbeza dengan aspirin.
Benzena
Formula struktur benzena. Sumber: Gabriel Bolívar melalui MolView.
Akhirnya, kita mempunyai formula struktur benzena. Formula molekulnya adalah C 6 H 6 , menunjukkan bahawa ia berkesan mengandungi enam atom karbon dan enam atom hidrogen. Tetapi ia tidak mengatakan apa-apa mengenai struktur benzena yang sebenarnya.
Ikatan berganda C = C tidak statik, kerana sepasang elektron, khususnya yang terletak di orbital p karbon, mendelokalisasi di dalam gelang. Akibatnya, benzena mempunyai beberapa struktur resonans, masing-masing dengan formula strukturnya sendiri.
Penetapan semula ini adalah sebahagian daripada watak aromatik benzena, yang tidak ditunjukkan dalam formula struktur di sebelah kiri. Perkara yang paling dekat ialah mengganti ikatan berganda dengan bulatan (disebut donat oleh beberapa orang) untuk menunjukkan aromatik cincin (sebelah kanan gambar).
Dan bagaimana dengan formula kerangka? Ini sangat mirip dengan struktur, berbeza hanya kerana ia tidak mewakili atom hidrogen; dan oleh itu, lebih mudah dan lebih selesa untuk membuat grafik. Cincin benzena di sebelah kanan akan menjadi formula kerangka.
Rujukan
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
- Wikipedia. (2020). Formula struktur. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
- Nissa Garcia. (2020). Formula Struktur: Definisi & Contoh. Kaji. Dipulihkan dari: study.com
- Clark Jim. (2012). Melukis Molekul Organik. Dipulihkan dari: chemguide.co.uk
- William Reusch. (5 Mei 2013). Bentuk Molekul Dipulihkan dari: 2.chemistry.msu.edu