o átomo de carbono é único entre os elementos na sua tendência para formar extensas redes de ligações covalentes não só com outros elementos, mas também consigo próprio. Devido à sua posição a meio caminho na segunda linha horizontal da tabela periódica, o carbono não é nem eletropositivo nem um elemento eletronegativo; portanto, é mais provável que partilhe elétrons do que ganhá-los ou perdê-los. Além disso, de todos os elementos da segunda linha, o carbono tem o número máximo de elétrons de concha exterior (quatro) capazes de formar ligações covalentes., (Outros elementos , como fósforo e cobalto, são capazes de formar cinco e seis ligações covalentes, respectivamente, com outros elementos, mas eles não têm a capacidade do carbono para se ligar indefinidamente consigo mesmo.) Quando totalmente ligado a outros átomos, as quatro ligações do átomo de carbono são direcionados para os vértices de um tetraedro e fazer ângulos de cerca de 109.5° uns com os outros (ver ligação química: ligações entre os átomos)., O resultado é que não só os átomos de carbono podem combinar-se uns com os outros indefinidamente para dar compostos de peso molecular extremamente elevado, mas as moléculas formadas podem existir em uma variedade infinita de estruturas tridimensionais. As possibilidades de diversidade são aumentadas pela presença de outros átomos de carbono em compostos orgânicos, principalmente hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), halogênios (flúor , cloro , bromo e iodo ) e enxofre (S). É o enorme potencial de Variação das propriedades químicas que tornou os compostos orgânicos essenciais para a vida na Terra.,
As estruturas de compostos orgânicos normalmente são representados por simplificado fórmulas estruturais, que mostram não só os tipos e números de átomos presentes na molécula, mas também a maneira em que os átomos estão ligados por ligações covalentes—informação que não é dada pela simples fórmulas moleculares, que especificam somente o número e tipo de átomos contidos em uma molécula. (Com a maioria dos compostos inorgânicos, o uso de fórmulas estruturais não é necessário, porque apenas alguns átomos estão envolvidos e apenas um único arranjo dos átomos é possível., Nas fórmulas estruturais de compostos orgânicos, linhas curtas são usadas para representar as ligações covalentes. Os átomos dos elementos individuais são representados pelos seus símbolos químicos, como nas fórmulas moleculares.
fórmulas estruturais variam amplamente na quantidade de informação tridimensional que transmitem, e o tipo de Fórmula estrutural usada para qualquer molécula depende da natureza da informação que a fórmula é destinada a exibir. Os diferentes níveis de sofisticação podem ser ilustrados considerando alguns dos compostos orgânicos menos complexos, os hidrocarbonetos., O etano gasoso, por exemplo, tem a fórmula molecular C2H6. A fórmula estrutural mais simples, desenhada em uma versão condensada ou expandida, revela que o etano consiste de dois átomos de carbono ligados um ao outro, cada átomo de carbono com três átomos de hidrogênio. Tal representação bidimensional mostra corretamente o arranjo de ligação em etano, mas não transmite qualquer informação sobre sua arquitetura tridimensional. Uma fórmula estrutural mais sofisticada pode ser desenhada para representar melhor a estrutura tridimensional da molécula., Tal fórmula estrutural mostra corretamente a orientação tetraédrica dos quatro átomos (um carbono e três hidrogénios) ligados a cada carbono, e a arquitetura específica da molécula.moléculas orgânicas maiores são formadas pela adição de mais átomos de carbono. Butano, por exemplo, é um hidrocarboneto gasoso com a fórmula molecular C4H10, e existe como uma cadeia de quatro átomos de carbono com 10 átomos de hidrogênio ligados. Como átomos de carbono são adicionados a uma estrutura molecular, a cadeia de carbono pode desenvolver ramos ou formar estruturas cíclicas., Uma estrutura em anel muito comum contém seis átomos de carbono em um anel, cada um ligado em um arranjo tetraédrico, como no hidrocarboneto ciclo-hexano, C6H12. Tais estruturas de anéis são muitas vezes muito simplesmente representadas como polígonos regulares em que cada vértice representa um átomo de carbono, e os átomos de hidrogênio que completam os requisitos de ligação dos átomos de carbono não são mostrados. A Convenção do polígono para estruturas cíclicas revela de forma concisa o arranjo de ligação da molécula, mas não transmite explicitamente informações sobre a arquitetura tridimensional real., Note-se que o polígono é apenas um símbolo bidimensional para a molécula tridimensional.sob certas condições de ligação, átomos adjacentes formam múltiplas ligações entre si. Uma ligação dupla é formada quando dois átomos usam dois pares de elétrons para formar duas ligações covalentes; uma ligação tripla resulta quando dois átomos compartilham três pares de elétrons para formar três ligações covalentes. Múltiplas ligações têm características estruturais e eletrônicas especiais que geram propriedades químicas interessantes., Os seis átomos envolvidos em uma dupla ligação (como em eteno, C2H4) estão em um único plano, com regiões acima e abaixo do plano ocupado pelos elétrons da segunda ligação covalente. Átomos em uma ligação tripla (como no acetileno, ou etino, C2H2) estão em uma linha reta, com quatro regiões ao lado do eixo de ligação ocupado por elétrons da segunda e terceira ligações covalentes.Carl R. Noller Melvyn C. Usselman
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