carbonatomet er unikt blandt elementer i sin tendens til at danne omfattende netværk af kovalente bindinger ikke kun med andre elementer, men også med sig selv. På grund af sin position midtvejs i den anden vandrette række i det periodiske bord er kulstof hverken et elektropositivt eller et elektronegativt element; det er derfor mere sandsynligt, at det deler elektroner end at vinde eller miste dem. Desuden har kulstof af alle elementerne i anden række det maksimale antal ydre skalelektroner (fire), der er i stand til at danne kovalente bindinger., (Andre elementer, såsom fosfor og kobolt , er i stand til at danne henholdsvis fem og seks kovalente bindinger med andre elementer, men de mangler kulstofens evne til at binde på ubestemt tid med sig selv.) Når de er fuldt bundet til andre atomer, er de fire bindinger af carbonatomet rettet mod hjørnerne af en tetrahedron og gøre vinkler på omkring 109,5 with med hinanden (se kemisk binding: bindinger mellem atomer)., Resultatet er, at ikke kun carbonatomer kan kombinere med hinanden på ubestemt tid for at give forbindelser med ekstremt høj molekylvægt, men de dannede molekyler kan eksistere i en uendelig række tredimensionelle strukturer. Mulighederne for mangfoldighed er øget ved tilstedeværelse af andre atomer end kulstof i organiske forbindelser, især brint (H), oxygen (O), kvælstof (N), halogener (fluor , chlor , brom og jod ) og svovl (S). Det er det enorme potentiale for variation i kemiske egenskaber, der har gjort organiske forbindelser essentielle for livet på jorden.,
strukturerne af organiske forbindelser er almindeligvis repræsenteret ved forenklede strukturelle formler, som ikke kun viser arten og antallet af atomer, der er til stede i molekylet, men også den måde, hvorpå atomerne er forbundet med de kovalente bindinger—information, der ikke er givet ved enkle molekylformler, som kun angiver antallet og typen af atomer indeholdt i et molekyle. (Med de fleste uorganiske forbindelser er brugen af strukturelle formler ikke nødvendig, fordi kun et par atomer er involveret, og kun et enkelt arrangement af atomerne er muligt.,) I de strukturelle formler af organiske forbindelser anvendes korte linjer til at repræsentere de kovalente bindinger. Atomer af de enkelte elementer er repræsenteret af deres kemiske symboler, som i molekylære formler.strukturelle formler varierer meget i mængden af tredimensionel information, de formidler, og typen af strukturformel, der anvendes til et hvilket som helst molekyle, afhænger af arten af den information, formlen er beregnet til at vise. De forskellige niveauer af raffinement kan illustreres ved at overveje nogle af de mindst komplekse organiske forbindelser, kulbrinterne., Gasetanen har for eksempel molekylformlen C2H6. Den enkleste strukturformel, tegnet enten i en kondenseret eller i en udvidet version, afslører, at Ethan består af to carbonatomer bundet til hinanden, hvert carbonatom bærer tre hydrogenatomer. En sådan todimensionel repræsentation viser korrekt bindingsarrangementet i Ethan, men det formidler ikke nogen information om dens tredimensionelle arkitektur. En mere sofistikeret strukturformel kan drages for bedre at repræsentere molekylets tredimensionelle struktur., En sådan strukturformel viser korrekt den tetrahedrale orientering af de fire atomer (et kulstof og tre hydrogener) bundet til hvert kulstof og molekylets specifikke arkitektur.
større organiske molekyler dannes ved tilsætning af flere carbonatomer. Butan er for eksempel et gasformigt carbonhydrid med molekylformlen C4H10, og den findes som en kæde af fire carbonatomer med 10 vedhæftede hydrogenatomer. Når carbonatomer tilsættes til en molekylær ramme, kan carbonkæden udvikle grene eller danne cykliske strukturer., En meget almindelig ringstruktur indeholder seks carbonatomer i en ring, der hver er bundet i et tetrahedralt arrangement, som i carbonhydridet cyclohe .an, C6H12. Sådanne ringstrukturer er ofte meget enkelt repræsenteret som regelmæssige polygoner, hvor hver spids repræsenterer et carbonatom, og hydrogenatomerne, der fuldender bindingskravene til carbonatomerne, er ikke vist. Polygonkonventionen for cykliske strukturer afslører kortfattet bindingsarrangementet af molekylet, men formidler ikke eksplicit information om den faktiske tredimensionelle arkitektur., Det skal bemærkes, at polygonen kun er et todimensionelt symbol for det tredimensionelle molekyle.
Under visse bindingsbetingelser vil tilstødende atomer danne flere bindinger med hinanden. En dobbeltbinding dannes, når to atomer bruger to elektronpar til at danne to kovalente bindinger; en tredobbeltbinding resulterer, når to atomer deler tre elektronpar for at danne tre kovalente bindinger. Flere bindinger har særlige strukturelle og elektroniske funktioner, der genererer interessante kemiske egenskaber., De seks atomer involveret i en dobbeltbinding (som i ethen, C2H4) ligger i et enkelt plan, med regioner over og under planet besat af elektronerne i den anden kovalente binding. Atomer i en tredobbelt binding (som i acetylen, eller ethyne, C2H2) ligge i en lige linje, med fire regioner ved siden af bond-aksen besat af elektroner i den anden og tredje kovalente bindinger.
Carl R. Noller Melvyn C. Usselman
Skriv et svar