구조식은 분 광학적 방법에 의해 측정하면 그 구조에 광을 발산 분자의 결합의 그래픽 표현이다. 동일한 분자식에 해당하는 여러 이성질체가 아닌 특정 화합물을 언급 할 때 가장 구체적인 방법입니다.
예를 들어, 부탄 C 4 H 10 에는 n- 부탄 (선형)과 2- 메틸-프로판 (분 지형)의 두 이성질체가 있습니다. 분자식은 둘 중 하나를 구별하지 않습니다. 구조식에 의지하면 하나는 선형이고 다른 하나는 분 지형이라는 것을 정확히 알 수 있습니다.
구조식을 사용하면 화합물의 분자 구조를 면밀히 조사 할 수 있습니다. 출처 : Pixabay.
구조식을 사용하면 화학 반응 중에 분자가 겪는 변화를 더 쉽게 이해할 수 있습니다. 어떤 링크가 끊어 졌는지, 그 구조가 프로세스와 끝에서 어떻게 수정되는지. 이 공식을 읽는 법을 배우는 것은 분자의 특성을 표면적으로 예측하는 것과 같습니다.
구조 공식은 3 차원 및 기하학적 측면을 나타낼 수 있지만 2D 표현입니다. 화합물의 구조를 더 많이 조사할수록 구조식이 더욱 정교하고 충실 해집니다. 그렇지 않으면 분자의 본질을 이해하는 데 필수적인 측면을 생략합니다.
구조식 예
각 화합물에는 각각의 구조식이 있으며 사용되는 투영 유형이나 원근법에 따라 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 축합 및 골격 공식, 루이스 구조 및 입체 화학적 투영은 모두 분자 구조에 관한 가능한 한 많은 정보를 그래프로 표시하는 데 전념하는 구조 공식입니다.
너무 많아서 몇 가지 간단한 예제 만 다룰 것입니다.
포도당
알파-포도당 구조의 다양한 표현. 출처 : Wikipedia를 통한 Yikrazuul.
포도당 분자의 네 가지 표현이 상단 이미지에 표시됩니다. 각각은 유효한 구조식입니다. 그러나 2 (Haworth 투영) 및 3 (의자 투영)은 일반적으로 학술 텍스트 및 출판물에서 가장 많이 사용됩니다.
4는 어떤 OH 그룹이 육각형 링 위 (두꺼운 쐐기) 또는 아래 (점선 쐐기)에 있는지 직접 표시한다는 장점이 있습니다. 즉, 입체 화학의 이해를 용이하게합니다. 대조적으로, 1 (Tollens-Fisher 투영)은 순환 형태로 변환되기 전에 포도당의 선형 특성을 보여줍니다.
메탄
메탄의 구조식. 출처 : Gabriel Bolívar via MolView.
위에는 축합 분자식이 CH 4 인 메탄의 두 가지 구조식이 있습니다. 화학에 대한 지식이 부족한 사람들을 위해 그들은 화학식 CH 4 를 마치 수소 원자가 중심에있는 분자 인 것처럼 해석 할 수있었습니다 .
그러나 실제로 (필연적으로) 구조식은 탄소가 중심 원 자라는 것을 분명히합니다. 따라서 4 개의 CH 결합이 있습니다. 또한 왼쪽의 공식은 분자가 실제로는 4 면체 (오른쪽의 공식) 일 때 평평하다는 잘못된 인상을줍니다.
그렇기 때문에 오른쪽의 구조식에서 결합은 각 수소 원자 (사면체의 꼭지점)의 상대적인 공간 위치를 나타내는 쐐기로 표시됩니다.
메탄올
메탄올의 구조식. 출처 : NEUROtiker
메탄올의 구조식은 OH로 치환 된 H가 있다는 점을 제외하면 메탄의 구조식과 거의 동일합니다. 그것의 축합 또는 화학 공식은 CH 3 OH, 분자 CH 4 O입니다. 또한 4 면체로 구성되어있는 것으로 관찰됩니다.
에탄올
에탄올의 구조식. 출처 : Gabriel Bolívar via MolView.
이제 우리는 목록의 다음 알코올 인 에탄올로 이동합니다. 그것의 화학 또는 축합 공식은 CH 3 CH 2 OH이며, 그 자체로 이미 선형 구조를 보여줍니다. 명확하게 말하면, 위 이미지의 구조식은 에탄올이 직쇄 또는 백본임을 효과적으로 보여줍니다.
자세히 살펴보면 각 탄소 원자의 주변은 사면체입니다.
과당
베타 -D- 프 럭토 푸라 노스의 구조식. 출처 : NEUROtiker (토론 • 기여)
위에 우리는 fructose의 구조식, 더 정확하게는 furanus ring의 Haworth 투영법을 가지고 있습니다. 그러나 구조식이 분자식과 달리 포도당과 일치하는 C 6 H 12 O 6 , 그러나 둘 다 다른 당인 것을 얼마나 많이 드러내는 지 주목하십시오 .
물
물의 구조식. 출처 : Benjah-bmm27 via Wikipedia.
물의 화학 공식은 H 2 O이며 축합 및 분자 공식에 해당합니다. 메탄과 마찬가지로 물 분자를 모르고 (화학 결합에 대한 개념이없는) 사람들은 그 구조가 OHH라고 믿을 수 있습니다. 그러나 위 이미지의 구조식은 실제 구조를 명확히합니다.
인식되지는 않지만 산소와 수소 원자의 자유 전자 쌍은 산소 주위에 4 면체를 그립니다. 이것은 물의 전자 기하학입니다 : 사면체. 한편, 두 개의 수소 원자는 부메랑과 비슷한 평면을 형성합니다. 이것은 물의 분자 기하학입니다.
물의 구조식은 논의 된 사례 중 가장 단순하지만, 물이 표현하는 것보다 더 많은 비밀과 변칙을 숨 깁니다.
아스피린
아스피린의 구조식. 출처 : Gabriel Bolívar via MolView.
구조식의 첫 번째 "결함"중 하나가 있습니다. 구조의 방향족 특성을 표현할 수 없습니다. 이 경우 아스피린의 벤젠 (육각형) 고리 (위)의 방향성에 해당합니다.
이 공식을주의 깊게 살펴보면 이것이 본질적으로 평평한 분자라는 결론에 도달 할 것입니다. 즉, 탄소의 사면체 환경이 다시 한 번 표시되는 왼쪽 에있는 메틸 그룹 CH 3를 제외하고 거의 모든 원자가 동일한 평면에 "휴식" 됩니다.
다시 말하지만, 구조식은 평평한 분자식 C 9 H 8 O 4 보다 훨씬 더 많은 정보를 제공합니다 . 아스피린과는 완전히 다른 수많은 구조 이성질체에 해당합니다.
벤젠
벤젠의 구조식. 출처 : Gabriel Bolívar via MolView.
마지막으로 우리는 벤젠의 구조식 위에 있습니다. 분자식은 C 6 H 6으로 6 개의 탄소 원자와 6 개의 수소 원자를 효과적으로 포함하고 있음을 나타냅니다. 그러나 그것은 벤젠의 진정한 구조에 대해서는 아무것도 말하지 않습니다.
C = C 이중 결합은 정적이 아닙니다. 전자 쌍, 특히 탄소의 p 궤도에 위치한 전자는 고리 내에서 비편 재화되기 때문입니다. 결과적으로 벤젠은 각각 고유 한 구조식을 가진 여러 공명 구조를 가지고 있습니다.
이 비편 재화는 벤젠의 방향족 특성의 일부이며 왼쪽의 구조식에 충실하게 표시되지 않습니다. 가장 가까운 것은 이중 결합을 원 (일부에서는 도넛이라고 함)으로 대체하여 고리 (이미지 오른쪽)의 방향성을 나타내는 것입니다.
그리고 골격 공식은 어떻습니까? 이것은 구조적인 것과 매우 유사하지만 수소 원자를 나타내지 않는다는 점만 다릅니다. 따라서 그래프가 더 간단하고 편안합니다. 오른쪽의 벤젠 고리는 골격 공식입니다.
참고 문헌
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). 화학 (8 판). CENGAGE 학습.
- Wikipedia. (2020). 구조식. 출처 : en.wikipedia.org
- 니사 가르시아. (2020). 구조 공식 : 정의 및 예. 연구. 출처 : study.com
- 클락 짐. (2012). 유기 분자 그리기. 출처 : chemguide.co.uk
- 윌리엄 로이 쉬. (2013 년 5 월 5 일). 분자의 모양. 출처 : 2.chemistry.msu.edu