a szénatom egyedülálló az elemek között abban a tendenciában, hogy kiterjedt kovalens kötéseket képez nemcsak más elemekkel, hanem magával is. Mivel a periódusos rendszer második vízszintes sorában félúton helyezkedik el, a szén sem elektropozitív, sem elektronegatív elem; ezért nagyobb valószínűséggel osztja meg az elektronokat, mint hogy megszerezze vagy elveszítse őket. Ezenkívül a második sor összes eleme közül a szén maximális számú külső héjelektron (négy), amely képes kovalens kötések kialakítására., (Más elemek , mint például a foszfor és a kobalt, képesek öt, illetve hat kovalens kötést alkotni más elemekkel, de nem képesek a szén korlátlanul kötődni önmagához.), Amikor teljesen kötött atomok, a négy kötvények a szén atom irányulnak, hogy a sarkok egy tetraéder, hogy szögek miatt 109.5° egymással (lásd kémiai kötés: atomok közötti Kötések)., Az eredmény az, hogy nem csak a szénatomok kombinálhatók egymással határozatlan ideig, hogy rendkívül nagy molekulatömegű vegyületeket adjanak, de a képződött molekulák végtelen sokféle háromdimenziós struktúrában létezhetnek. A sokféleség lehetőségeit növeli a széntől eltérő atomok jelenléte a szerves vegyületekben, különösen a hidrogén (H), az oxigén (O), a nitrogén (N), a halogének (fluor , klór , bróm és jód), valamint a kén (kén). Ez a kémiai tulajdonságok változásának óriási lehetősége, amely a szerves vegyületeket nélkülözhetetlenné tette a Föld életében.,
a szerves vegyületek szerkezetét általában egyszerűsített szerkezeti képletek képviselik, amelyek nemcsak a molekulában lévő atomok fajtáit és számát mutatják, hanem azt is, hogy az atomokat hogyan kapcsolják össze a kovalens kötések—olyan információk, amelyeket nem egyszerű molekuláris képletek adnak meg, amelyek csak a molekulában található atomok számát és típusát határozzák meg. (A legtöbb szervetlen vegyület esetében a szerkezeti képletek használata nem szükséges, mivel csak néhány atom vesz részt, és csak az atomok egyetlen elrendezése lehetséges.,) A szerves vegyületek szerkezeti képleteiben rövid vonalakat használnak a kovalens kötések ábrázolására. Az egyes elemek atomjait kémiai szimbólumaik képviselik, mint a molekuláris képletekben.
a szerkezeti képletek nagymértékben különböznek az általuk közvetített háromdimenziós információk mennyiségétől, és az egy molekulához használt szerkezeti képlet típusa attól függ, hogy a képlet milyen információt jelenít meg. A kifinomultság különböző szintjeit a legkevésbé összetett szerves vegyületek, a szénhidrogének figyelembevételével lehet szemléltetni., A gáz etán például a C2H6 molekuláris képlettel rendelkezik. A legegyszerűbb szerkezeti képlet, amelyet kondenzált vagy kibővített változatban rajzolnak, kiderül, hogy az etán két szénatomból áll, amelyek egymáshoz vannak kötve, mindegyik szénatom három hidrogénatomot tartalmaz. Egy ilyen kétdimenziós ábrázolás helyesen mutatja az etán kötési elrendezését, de nem ad információt a háromdimenziós architektúrájáról. Kifinomultabb szerkezeti képletet lehet rajzolni, hogy jobban képviselje a molekula háromdimenziós szerkezetét., Egy ilyen szerkezeti képlet helyesen mutatja az egyes szénekhez kötött négy atom (egy szén és három hidrogén) tetraéderes orientációját, valamint a molekula specifikus architektúráját.
a nagyobb szerves molekulákat több szénatom hozzáadásával alakítják ki. A bután például egy gáznemű szénhidrogén, amelynek molekuláris képlete C4H10, négy szénatom láncaként létezik, 10 csatolt hidrogénatommal. Mivel a szénatomok molekuláris keretbe kerülnek, a szénlánc ágakat alakíthat ki vagy ciklikus struktúrákat képezhet., Egy nagyon gyakori gyűrűszerkezet hat szénatomot tartalmaz egy gyűrűben, mindegyik tetraéderes elrendezésben van összekötve, mint a szénhidrogén ciklohexánban, a C6H12-ben. Az ilyen gyűrűszerkezeteket gyakran egyszerűen szabályos sokszögekként ábrázolják, amelyekben minden csúcs egy szénatomot képvisel, és a hidrogénatomok, amelyek teljesítik a szénatomok kötési követelményeit, nem jelennek meg. A ciklikus struktúrákra vonatkozó sokszög-egyezmény tömören feltárja a molekula kötési elrendezését, de nem közvetíti kifejezetten a tényleges háromdimenziós architektúrára vonatkozó információkat., Meg kell jegyezni, hogy a sokszög csak kétdimenziós szimbólum a háromdimenziós molekula számára.
bizonyos kötési körülmények között a szomszédos atomok több kötést alkotnak egymással. Kettős kötés akkor alakul ki, amikor két atom két elektronpárt használ két kovalens kötés kialakításához; egy hármas kötés akkor következik be, amikor két atom három elektronpárral osztozik, hogy három kovalens kötést képezzen. A többszörös kötések speciális szerkezeti és elektronikus tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek érdekes kémiai tulajdonságokat generálnak., A kettős kötésben részt vevő hat atom (mint az etén, C2H4) egyetlen síkban fekszik,a második kovalens kötés elektronjai által elfoglalt sík felett és alatt. Atomok egy hármas kötés (mint az acetilén, vagy ethyne, C2H2) hazugság egy egyenes vonal, négy régiók mellett a kötvény tengely által elfoglalt elektronok a második, majd a harmadik kovalens kötés.
Carl R. Noller Melvyn C. Usselman
Vélemény, hozzászólás?