kolatomen är unik bland element i sin tendens att bilda omfattande nätverk av kovalenta bindningar inte bara med andra element utan också med sig själv. På grund av sin position halvvägs i den andra horisontella raden i det periodiska systemet är kol varken en elektropositiv eller ett elektronegativt element; det är därför mer sannolikt att dela elektroner än att vinna eller förlora dem. Dessutom har KOL av alla element i andra raden det maximala antalet yttre skalelektroner (fyra) som kan bilda kovalenta bindningar., (Andra element, såsom fosfor och kobolt , kan bilda fem respektive sex kovalenta bindningar med andra element, men de saknar kol förmåga att binda obestämd tid med sig själv.) När de är helt bundna till andra atomer riktas de fyra bindningarna av kolatomen till hörnen av en tetraeder och gör vinklar på ca 109,5° med varandra (se kemisk bindning: bindningar mellan atomer)., Resultatet är att inte bara kolatomer kan kombinera med varandra på obestämd tid för att ge föreningar med extremt hög molekylvikt, men de molekyler som bildas kan existera i en oändlig mängd tredimensionella strukturer. Möjligheterna till mångfald ökar genom närvaron av andra atomer än kol i organiska föreningar, särskilt väte (H), syre (O), kväve (N), halogener (fluor , klor , brom och jod) och svavel (S). Det är den enorma potentialen för variation i kemiska egenskaper som har gjort organiska föreningar väsentliga för livet på jorden.,
strukturerna för organiska föreningar representeras vanligen av förenklade strukturformler, som inte bara visar de typer och antal atomer som finns i molekylen utan också det sätt på vilket atomerna är kopplade av kovalenta bindningar—information som inte ges av enkla molekylära formler, som endast anger antalet och typen av atomer som finns i en molekyl. (Med de flesta oorganiska föreningar är användningen av strukturella formler inte nödvändig, eftersom endast ett fåtal atomer är involverade och endast ett enda arrangemang av atomerna är möjligt.,) I de strukturella formlerna av organiska föreningar används korta linjer för att representera kovalenta bindningar. Atomer av de enskilda elementen representeras av sina kemiska symboler, som i molekylära formler.
strukturformler varierar kraftigt i mängden tredimensionell information de förmedlar, och typen av strukturformel som används för en molekyl beror på vilken typ av information formeln är avsedd att visa. De olika nivåerna av sofistikering kan illustreras genom att överväga några av de minst komplexa organiska föreningarna, kolvätena., Gasetan har till exempel molekylformeln C2H6. Den enklaste strukturella formeln, ritad antingen i en kondenserad eller i en expanderad version, avslöjar att etan består av två kolatomer bundna till varandra, varje kolatom som bär tre väteatomer. En sådan tvådimensionell representation visar korrekt bindningsarrangemanget i etan, men det förmedlar ingen information om sin tredimensionella arkitektur. En mer sofistikerad strukturformel kan dras för att bättre representera molekylens tredimensionella struktur., En sådan strukturell formel visar korrekt den tetraedriska orienteringen av de fyra atomerna (ett kol och tre hydrogener) bundna till varje kol och molekylens specifika arkitektur.
större organiska molekyler bildas genom tillsats av fler kolatomer. Butan är till exempel ett gasformigt kolväte med molekylformeln C4H10, och det finns som en kedja av fyra kolatomer med 10 bifogade väteatomer. När kolatomer läggs till en molekylär ram kan kolkedjan utveckla grenar eller bilda cykliska strukturer., En mycket vanlig ringstruktur innehåller sex kolatomer i en ring, var och en bunden i ett tetraedriskt arrangemang, som i kolvätecyklohexan, c6h12. Sådana ringstrukturer är ofta mycket enkelt representerade som vanliga polygoner där varje apex representerar en kolatom, och väteatomerna som slutför bindningskraven för kolatomerna visas inte. Polygonkonventionen för cykliska strukturer avslöjar koncist bindningsarrangemanget för molekylen men förmedlar inte uttryckligen information om den faktiska tredimensionella arkitekturen., Det bör noteras att polygonen bara är en tvådimensionell symbol för den tredimensionella molekylen.
under vissa bindningsförhållanden kommer intilliggande atomer att bilda flera bindningar med varandra. En dubbelbindning bildas när två atomer använder två elektronpar för att bilda två kovalenta bindningar; en trippelbindning resulterar när två atomer delar tre elektronpar för att bilda tre kovalenta bindningar. Flera bindningar har speciella strukturella och elektroniska funktioner som genererar intressanta kemiska egenskaper., De sex atomer som är involverade i en dubbelbindning (som i eten, C2H4) ligger i ett enda plan, med regioner över och under det plan som upptas av elektronerna i den andra kovalenta bindningen. Atomer i en trippelbindning (som i acetylen eller etyn, C2H2) ligger i en rak linje, med fyra regioner bredvid bondaxeln upptas av elektroner i den andra och tredje kovalenta bindningar.
Carl R. Noller Melvyn C. Usselman
Lämna ett svar