Formula strutturale (con esempi)

IL Formula strutturale È una rappresentazione grafica di un collegamento di molecole, perdendo luce sulla sua struttura una volta determinata con metodi spettroscopici. È il modo più concreto quando si fa riferimento a un composto specifico e non a diversi isomeri corrispondenti alla stessa formula molecolare.

Ad esempio, Butane, C₄H₁₀, Ha due isomeri: N-Butano (lineare) e 2-metil-propano (ramificato). La formula molecolare non discrimina tra nessuno dei due; Mentre se ci rivolgiamo a formule strutturali, si vedrà proprio che uno è lineare e l'altro ramificato.

Le formule strutturali consentono di esaminare le strutture molecolari dei composti. Fonte: Pixabay.

L'uso di formule strutturali facilita la comprensione dei cambiamenti subiti da una molecola durante una reazione chimica; Quali dei loro collegamenti sono rotti, come la sua struttura viene modificata nel processo e alla fine. Imparare a leggere queste formule è uguale a prevedere superficialmente le proprietà delle molecole.

Le formule strutturali sono rappresentazioni 2D, sebbene alcuni aspetti tridimensionali e geometrici possano essere indicati in essi. Più la struttura di un composto, più raffinata e fedele finisce per diventare la sua formula strutturale. Altrimenti, lascia da parte gli aspetti essenziali per comprendere la natura della molecola.

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Esempi di formula strutturale

Ogni composto ha la sua rispettiva formula strutturale, che può variare a seconda del tipo di proiezione o prospettiva utilizzata. Ad esempio, formule condensate e scheletriche, strutture di Lewis e proiezioni stereochimiche, tutte sono formule strutturali, dedicate al graficamente le informazioni massime possibili riguardanti la struttura molecolare.

Ce ne sono così tanti che verranno affrontati alcuni semplici esempi.

Glucosio

Diverse rappresentazioni della struttura dell'alfa-glucosio. Fonte: Yikrazuul via Wikipedia.

Nell'immagine superiore, sono mostrate quattro rappresentazioni della molecola di glucosio. Ognuno è una formula strutturale valida; Ma la 2 (proiezione di Haworth) e la 3 (proiezione del presidente) sono generalmente i più utilizzati nei testi e nelle pubblicazioni accademiche.

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Il 4 ha il vantaggio di indicare direttamente quali gruppi OH sono al di sopra (spicchi spessi) o inferiori (zeppe punteggiate) dell'anello esagonale; Cioè, facilita la comprensione della sua stereochimica. D'altra parte, la 1 (proiezione di Tollens-Fisher) mostra il carattere lineare del glucosio prima di diventare la sua forma ciclica.

Metano

Formula strutturale di metano. Fonte: Gabriel Bolívar via Molview.

Sopra ci sono due formule strutturali di metano, la cui formula molecolare e condensata è Cho₄. Per coloro che mancano di conoscenze chimiche, potrebbero interpretare la formula CHO₄ Come se fosse una molecola con un atomo di idrogeno al centro.

Ma in realtà (e necessariamente), le formule strutturali chiariscono che il carbonio è l'atomo centrale. Pertanto, abbiamo quattro collegamenti C-H. Si noti che la formula a sinistra genera la falsa impressione che la molecola sia piatta, quando in realtà è tetraedrica (formula a destra).

Ecco perché nella formula strutturale della destra i legami sono rappresentati da zeppe, indicando le posizioni spaziali relative di ciascun atomo di idrogeno (vertici del tetraedro).

Metanolo

Formula strutturale di metanolo. Fonte: Neurotoger [dominio pubblico]

La formula strutturale di metanolo è praticamente la stessa di quella del metano, con la differenza che presenta una H sostituita da un oh. La sua formula condensata o chimica è Cho₃Oh, e il Cho molecolare₄O. Si osserva che è costituito anche da un tetraedro.

Etanolo

Formula strutturale di etanolo. Fonte: Gabriel Bolívar via Molview.

Ora continuiamo con l'etanolo, il prossimo alcol nella lista. La sua formula chimica o condensata è Cho₃Cap₂Oh, che da solo mostra già la sua struttura lineare. Per sfuggire al dubbio, la formula strutturale dell'immagine superiore dimostra efficacemente che l'etanolo è catena lineare o scheletro.

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Se osservati con cura, gli ambienti di ciascun atomo di carbonio sono tetraedri.

Fruttosio

Formula strutturale di beta-d-fructofuranosa. Fonte: Neurotoger (Talk • Contribs) [dominio pubblico]

Up abbiamo la formula strutturale del fruttosio, più precisamente la proiezione di Haworth del suo anello furioso (cinque membri). Nota quanto rivela la formula strutturale a differenza di molecolare, c₆H₁₂O₆, che coincide con quello del glucosio, entrambi sono zuccheri diversi.

Acqua

Formula strutturale dell'acqua. Fonte: Benjah-BMM27 via Wikipedia.

La formula chimica dell'acqua è h₂Oppure, corrispondente anche a formule condensate e molecolari. Come con il metano, che non conoscono la molecola d'acqua (e non hanno alcuna nozione di legami chimici) potrebbe credere che la loro struttura sia o-h-h; Ma la formula strutturale dell'immagine superiore chiarisce la vera struttura.

Sebbene non sia apprezzato, le coppie di elettroni liberi da ossigeno e atomi di idrogeno attirano un tetraedro attorno all'ossigeno; Questa è, geometria elettronica dell'acqua: tetraedrico. Nel frattempo, i due atomi di idrogeno stabiliscono un piano simile a un boomerang; Questa è, la geometria molecolare dell'acqua: angolare.

Mentre la formula strutturale dell'acqua è di gran lunga la più semplice degli esempi affrontati, nasconde più segreti e anomalie di quanto solo esso riesca a rappresentare.

Aspirina

Formula strutturale di aspirina. Fonte: Gabriel Bolívar via Molview.

Abbiamo uno dei primi "fallimenti" di formule strutturali: la sua incapacità di rappresentare il carattere aromatico di una struttura; Che in questo caso, corrisponde all'aromaticità dell'anello benzene (esagonale) dell'aspirina (sopra).

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Se questa formula si osserva attentamente, si concluderà che è una molecola in essenza piatta; Cioè, quasi tutti i suoi atomi "riposare" nello stesso piano, ad eccezione del methil₃, A sinistra, dove viene visualizzato l'ambiente di carbonio tetraedrico.

Ancora una volta, la formula strutturale fornisce molte più informazioni della sua semplice formula molecolare, c₉H₈O₄; che corrisponde a numerosi isomeri strutturali, totalmente diversi dall'aspirina.

Benzene

Formula strutturale benzene. Fonte: Gabriel Bolívar via Molview.

Infine, abbiamo la formula strutturale del benzene sopra. La sua formula molecolare è C₆H₆, indicando che contiene efficacemente sei atomi di carbonio e sei atomi di idrogeno. Ma non dice nulla sulla vera struttura del benzene.

I doppi legami c = c non sono statici, come un paio di elettroni, in particolare quelli situati negli orbitali P di carbonio, si trasferisce all'interno dell'anello. Di conseguenza, il benzene ha diverse strutture di risonanza, ognuna con la sua formula strutturale.

Questo trasferimento fa parte del carattere aromatico del benzene, non fatto fedelmente nella formula strutturale della sinistra. La cosa più vicina è sostituire i doppi legami con un cerchio (chiamato dona da alcuni) per indicare l'aromaticità dell'anello (a destra dell'immagine).

E per quanto riguarda la formula scheletrica? Questo è molto simile a quello strutturale, differenziando solo in quanto non rappresenta gli atomi di idrogeno; E quindi, è più semplificato ed è più comodo da grafico. L'anello di benzene sulla destra sarebbe la sua formula scheletrica.

Riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). Apprendimento del Cengage.
2. Wikipedia. (2020). Formula strutturale. Recuperato da: in.Wikipedia.org
3. Nissa Garcia. (2020). Formula strutturale: definizione ed esempio. Studio. Recuperato da: studio.com
4. Clark Jim. (2012). Disegnare molecole organiche. Recuperato da: ChemGuide.co.UK
5. William Reusch. (05 maggio 2013). La forma delle molecole. Recuperato da: 2.Chimica.MSU.Edu