Karbon binding

karbon atom er unik blant elementene i sin tendens til å danne omfattende nettverk av covalent obligasjoner, ikke bare med andre elementer, men også med seg selv. På grunn av sin posisjon midtveis i den andre horisontal rekke av den periodiske tabell, karbon er verken en elektropositiv eller en electronegative element; det derfor er mer sannsynlig å dele elektroner enn å vinne eller tape dem. Videre, av alle elementene i den andre raden, carbon er den maksimale antallet ytre skall elektroner (fire) som er i stand til å danne covalent obligasjoner., (Andre elementer, som for eksempel fosfor og kobolt , er i stand til å danne fem og seks covalent obligasjoner, henholdsvis, med andre elementer, men de mangler karbon evne til å binde seg på ubestemt tid med seg selv.) Når den er fullt limt til andre atomer, de fire obligasjoner av karbon atom er rettet mot hjørnene av en tetrahedrons og gjøre vinkler av om 109.5° med hverandre (se kjemisk binding: Bindinger mellom atomer)., Resultatet er at du ikke bare kan karbonatomer kombinere med en annen ubestemt tid for å gi forbindelser av ekstremt høy molekylvekt, men molekyler som dannes kan eksistere i en uendelig rekke av tre-dimensjonale strukturer. Mulighetene for mangfold er økt ved tilstedeværelse av andre atomer enn karbon i organiske forbindelser, spesielt hydrogen (H), oksygen (O), nitrogen (N), halogener (fluor , klor , brom og jod ) og svovel (S). Det er et enormt potensial for variasjon i kjemiske egenskaper som har gjort organiske forbindelser avgjørende for livet på Jorden.,

strukturer av organiske forbindelser som vanligvis er representert ved forenklet strukturelle formler, som viser ikke bare de typer og antall atomer som finnes i molekylet, men også måten atomene er bundet sammen av den covalent obligasjoner—informasjon som ikke blir gitt ved enkle molekylære formler, som bare oppgir antall og type atomer som finnes i et molekyl. (Med de fleste uorganiske forbindelser, bruk av strukturelle formler er ikke nødvendig, fordi bare noen få atomer er involvert, og bare en enkelt arrangement av atomer er mulig.,) I det strukturelle formler av organiske forbindelser, korte linjer blir brukt til å representere den covalent obligasjoner. Atomer av de enkelte elementene er representert av sine kjemiske symboler, som i molekylær formler.

Strukturelle formler varierer i mengden av tre-dimensjonal informasjon de formidler, og den type strukturell formel brukes for alle ett molekyl avhenger av arten av de opplysninger formelen er ment å vise. De forskjellige nivåer av raffinement kan illustreres ved å tenke på noen av de minst komplekse organiske forbindelser, hydrokarboner., Gassen etan, for eksempel, har molekylær formel C2H6. Den enkleste strukturell formel, trukket enten i en kompakt eller i en utvidet versjon, avslører at etan består av to karbon-atomer bundet til hverandre, hvert karbonatom lager tre hydrogenatomer. En slik to-dimensjonal representasjon på riktig måte viser bonding arrangement i etan, men det gjør ikke formidle informasjon om sin tre-dimensjonale arkitektur. En mer sofistikert strukturell formel kan bli trukket til bedre representerer den tredimensjonale strukturen av molekylet., En slik strukturell formel riktig viser tetrahedral retning av fire atomer (en karbon og tre hydrogens) bundet til hver karbon, og den spesifikke arkitektur av molekylet.

Større organiske molekyler som dannes ved tillegg av karbon atomer. Butan, for eksempel, er en gassformige hydrokarboner med molekylær formel C4H10, og det eksisterer som en kjede av fire karbonatomer med 10 festet hydrogen atomer. Som karbon-atomer er lagt til en molekylær rammeverk, karbon-kjeden kan utvikle grener eller form syklisk strukturer., En veldig vanlig ring strukturen inneholder seks karbonatomer i en ring, hver forbundet i en tetrahedral ordning, som i hydrokarbon cyclohexane, C6H12. Slike ring strukturer er ofte veldig enkelt representert som regulære polygoner, hvor hver topp representerer et karbonatom, og hydrogen atomer som fullfører bonding krav av karbon-atomer er ikke vist. Polygon-konvensjonen for syklisk strukturer avslører konsist bonding arrangement av molekylet, men ikke eksplisitt formidle informasjon om den faktiske tre-dimensjonale arkitektur., Det bør bemerkes at polygon er bare en to-dimensjonal symbol for de tre-dimensjonale molekyl.

Under visse bonding forhold, ved siden av atomer vil danne flere bånd med hverandre. En dobbel binding er dannet når to atomer bruke to elektron-par for å danne to covalent obligasjoner, en trippel bond resultater når to atomer deler tre electron-par for å danne tre covalent obligasjoner. Flere obligasjoner har spesielle strukturelle og elektroniske funksjoner som genererer interessant kjemiske egenskaper., De seks atomer som er involvert i en dobbel binding (som i ethene, C2H4) som ligger på ett plan, med områder ovenfor og nedenfor flyet okkupert av elektroner på den andre covalent bond. Atomer i en trippel bond (som i acetylen, eller ethyne, C2H2) ligger på en rett linje, med fire regioner ved bond-aksen okkupert av elektroner i andre og tredje covalent obligasjoner.

Carl R. Noller Melvyn C. Usselman