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Structuurformule

EIN Strukturformel ist eine grafische, zweidimensionale Darstellung der Struktur und einiger anderer wichtiger Merkmale von a Molekül. Eine Strukturformel liefert daher viel mehr Informationen als a Bruttoformel, die nur die Nummern der verschiedenen Atome angibt. In ihrer einfachsten Form, die für viele organische Moleküle ausreichend ist, zeigt eine Strukturformel die verschiedenen Atome in einem Molekül und die kovalente Bindungen zwischen. Viele Moleküle benötigen jedoch einen etwas umfangreicheren Satz von Symbolen, um sie sinnvoll darzustellen. Dies ist zum Beispiel der Fall für aromatisch Moleküle, andere resonant Strukturen, Komplexe und Ionen. Die Strukturformeln basieren oft auf dem Lewis-Theorie des chemische Bindung, und Strukturformeln, in denen freie Elektronenpaare explizit angegeben sind, heißen sie Lewis-Strukturen.

Die Teile einer Strukturformel

Ein Molekül ist eine physikalische Gegebenheit und kann mit angepassten Techniken beobachtet werden.Eine Strukturformel ist der Versuch, die wichtigsten Eigenschaften eines Moleküls sinnvoll auf Papier darzustellen.

Die Buchstaben stehen für die Atomkerne.
Die Striche (auch Doppelpunkte genannt) repräsentieren freie Elektronenpaare oder Bindungen zwischen Atomen.

Beispiel: Beispiel: Strukturformel 2-Methylaminoethanol-Anion.png

Jeder Strich steht für 2 Valenzelektronen. Dies sind Elektronen aus der äußersten Schale (der Valenzschale). Ein Strich kann sowohl eine Bindung zwischen zwei Atomen darstellen als auch ein freies Elektronenpaar. Ein einsames Elektronenpaar gehört zu einem Atom und ist nicht Teil einer Bindung.

EIN formale Ladung ist eine Ladung, wie sie in einer Strukturformel erscheint. Es ist der Ausdruck der elektrischen Ladung eines Atoms in einer Strukturformel. Die formale Ladung hängt von der Anzahl der negativen Ladungen ab (Elektronen) und die Anzahl der positiven Ladungen (Protonen). Nur die Valenzelektronen der Atome können aufgenommen oder abgegeben werden. Die Anzahl der Protonen ändert sich nicht.

Spezifisch

Allgemein gesagt gibt die Strukturformel eines Stoffes an:

welche Atome sind in der Materie vorhanden;
welche Atome miteinander verbunden sind;
an wie viele Bindungselektronenpaare zwei Atome gebunden sind (eine Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindung);
welche Atome einsame Elektronenpaare tragen;
welche Atome formale Ladungen tragen;
welche Winkel die Bindungen miteinander eingehen (nur bedingt).

In der Praxis kommt es vor, dass in der Strukturformel

die Kohlenstoff- und Wasserstoffatome sind nicht alle gezeigt;
die einzelnen Bindungen sind nicht explizit geschrieben;
die einsamen Elektronenpaare werden nicht immer angelegt;
die Bindungswinkel werden überhaupt nicht berücksichtigt.

Isomere

Chemische Verbindungen können in verschiedenen geometrischen (räumlichen) Formen vorkommen. Die Strukturformel zeigt die räumliche Anordnung der Atome, die in a Molekularformel (oder Bruttoformel) ist nicht möglich.

Einer der Vorteile einer Strukturformel ist die Möglichkeit, Isomere.

Beispiele:

Butan, Summenformel C₄huh₁₀. Im n-Butan (ebenfalls orthobutan) sind die vier Kohlenstoffatome linear angeordnet, dh sie liegen in einer Linie. Bei Isobutan (Methylpropan) andererseits sind die vier Kohlenstoffatome T-artig verzweigt.
Summenformel: C₆huh₁₂. 1-Hexen und Cyclohexan haben jeweils die folgenden Strukturformeln: