POLOPRACOVANÝ VZOREC: CO TO JE A PŘÍKLADY (METAN, PROPAN, BUTAN ...) - CHEMIE - 2025

Částečně vyvinutá formule, také známý jako semi-strukturního vzorce, je jedním z mnoha možných reprezentací, které mohou být poskytnuty molekuly sloučeniny. V organické chemii je velmi opakující se, zejména v akademických textech, protože ukazuje správné uspořádání molekuly a její kovalentní vazby.

Na rozdíl od vyvinutého vzorce, který je stejný jako strukturální vzorec, tento nevykazuje vazby CH, vynechává je pro zjednodušení reprezentace. Z tohoto vzorce bude každý čtenář schopen pochopit, co je páteř molekuly; ale ne jeho geometrie nebo žádný ze stereochemických aspektů.

Polorozvinutá receptura 2-methylheptanu. Zdroj: Gabriel Bolívar.

K objasnění tohoto bodu máme nad polo-rozvinutý vzorce 2-methylheptan: rozvětvený alkan, jehož molekulární vzorec je C ₈ H ₁₈, a který se řídí obecný vzorec C _n H _{2n + 2}. Všimněte si, že molekulární vzorec o struktuře neříká absolutně nic, zatímco polorozvinutý vzorec nám již umožňuje vizualizovat, jaká je tato struktura.

Také si všimněte, že vazby CH jsou vynechány, což zdůrazňuje pouze vazby CC, které tvoří uhlíkový řetězec nebo kostru. Uvidíme, že u jednoduchých molekul se vyvinutý vzorec shoduje s kondenzovaným vzorcem; a dokonce i s molekulárním.

Příklady

Metan

Molekulární vzorec metanu CH ₄, jak to má čtyři CH vazeb a je čtyřboká v geometrii. Tato data jsou poskytována strukturálním vzorcem s klíny vně nebo pod rovinou. Methanu se kondenzovaná formule se také stává CH ₄, stejně jako empirické a semi-vyvinuté. To je jediná směs, pro kterou je tato jedinečnost pravdivá.

Důvodem, proč se semi-rozvinutý vzorec methanu CH ₄ je to, že jeho CH vazby nejsou zapsány; jinak by to odpovídalo strukturnímu vzorci.

Propan

Semi-rozvinutý vzorec pro propan je CH ₃ -CH ₂ -CH ₃, které má pouze dvě CC vazby. Jeho molekula je lineární, a pokud si nevšiml, jeho kondenzovaná formule je přesně stejný: CH ₃ CH ₂ CH ₃, pouze s tím rozdílem, že CC vazby jsou vynechány. Pro propan je pravda, že jak polorozvinutý, tak kondenzovaný vzorec se shodují.

Ve skutečnosti to platí pro všechny alkany s lineárním řetězcem, jak bude i nadále vidět v následujících oddílech.

Butan

Semi-rozvinutý vzorec butanu je CH ₃ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₃. Všimněte si, že může být zapsán na stejném řádku. Tento vzorec přesně odpovídá vzorci n-butanu, což naznačuje, že se jedná o lineární a nerozvětvený izomer. Rozvětvený izomer, 2-methylpropan, má následující polorozvinutý vzorec:

Polopracovaný vzorec 2-methylpropanu. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Tentokrát ji již nelze zapsat nebo zobrazit na stejném řádku. Tyto dva izomery mají stejný molekulární vzorec: C ₄ H ₁₀, z níž není rozlišit jeden od druhého.

Pentane

Opět máme další alkan: pentan, jehož molekulární vzorec je C ₅ H ₁₂. Semi-rozvinutý vzorec n pentan je CH ₃ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₃, snadno reprezentovat a interpretovat, aniž by bylo nutné umístit CH vazeb. CH ₃ skupiny se nazývají methyl nebo methyly, a CH ₂ jsou methylenových skupin.

Pentan má další rozvětvené strukturní izomery, které lze vidět na spodním obrázku představovaném jejich příslušnými polorozvinutými vzorci:

Polorozvinuté vzorce dvou rozvětvených izomerů pentanu. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Isomer je 2-methylbutan, také nazývaný isopentan. Mezitím isomer b je 2,2-dimethylpropan, také známý jako neopentan. Jeho semi-rozvinuté vzorce objasní rozdíl mezi dvěma isomery; ale to moc neříká o tom, jak by takové molekuly vypadaly ve vesmíru. K tomu by bylo zapotřebí strukturálních vzorců a modelů.

Ethanol

Polopracované vzorce se nepoužívají pouze pro alkany, alkeny nebo alkiny, ale pro jakýkoli typ organické sloučeniny. Tak, ethanol, alkohol, má polo-rozvinutý vzorec: CH ₃ -CH ₂ -OH. Všimněte si, že je nyní představována vazba CO, ale nikoli vazba OH. Všechny vodíkové vazby jsou zanedbávány.

Lineární alkoholy lze snadno reprezentovat stejně jako alkany. Zkrátka: všechny polorozvinuté vzorce pro lineární molekuly se snadno zapisují.

Dimethylether

Ethery lze také reprezentovat polopracovanými formulemi. V případě, dimethyletheru, jehož molekulární vzorec je C ₂ H ₆ O, polo-rozvinutý vzorec: CH ₃ -O-CH ₃. Všimněte si, že dimethyl ether a ethanol jsou strukturální izomery, protože sdílejí stejný molekulární vzorec (spočítejte atomy C, H a O).

Cyklohexan

Polorozvinuté vzorce pro rozvětvené sloučeniny představují únavnější reprezentaci než lineární; ale ještě více jsou to cyklické sloučeniny, jako je cyklohexan. Jeho molekulární vzorec odpovídá stejné jako pro hexen a jejich strukturní izomery: C ₆ H ₁₂, od šestiúhelníkových kruhu se počítá jako nenasycení.

K představují cyklohexan, šestihranný kruh je nakreslena na jehož vrcholech jsou methylenové skupiny, CH ₂, bude umístěn, stejně jak je vidět níže:

Polorozvinutý vzorec cyklohexanu. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Vyvinutý vzorec pro cyklohexan by ukazoval vazby CH, jako by kruh měl televizní „antény“.

Kyselina fosforečná

Molekulární vzorec kyseliny fosforité je H ₃ PO ₃. Pro mnoho anorganických sloučenin je molekulární vzorec dostatečný k tomu, abyste získali představu o struktuře. Existuje však několik výjimek, a to je jedna z nich. S tím, že H ₃ PO ₃ je kyselina dvojsytná, polo-rozvinutý vzorec je: HPO (OH) ₂.

To znamená, že jeden z vodíku je přímo vázán na atom fosforu. Nicméně, vzorec H ₃ PO ₃ rovněž připouští molekuly s polo-vyvinut vzorce: PO (OH) ₃. Oba jsou ve skutečnosti tzv. Tautomery.

Polorozvinuté vzorce v anorganické chemii jsou velmi podobné kondenzovaným v organické chemii. V anorganických sloučeninách, protože nemají vazby CH, a protože jsou v zásadě jednodušší, jejich molekulární vzorce obvykle stačí k jejich popisu (když jsou kovalentními sloučeninami).

Obecný komentář

Když se student učí pravidlům nomenklatury, polopracované vzorce jsou velmi běžné. Ale jakmile jsou asimilovány, obecně jsou poznámky o chemii přeplněné strukturními vzorci kosterního typu; To znamená, že nejsou vynechány pouze vazby CH, ale ušetří se také čas ignorováním C.

Pokud jde o zbytek, v organické chemii jsou kondenzované receptury opakující se než polorozvinuté, protože ty první ani nepotřebují psát odkazy jako v druhém. A pokud jde o anorganickou chemii, tyto polorozvinuté vzorce se používají méně často.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. Wikipedia. (2020). Polopracovaný vzorec. Obnoveno z: es.wikipedia.org
3. Siyavula. (sf). Organické molekulární struktury. Obnoveno z: siyavula.com
4. Jean Kim a Kristina Bonnett. (5. června 2019). Kreslení organických struktur. Chemie Libretexts. Obnoveno z: chem.libretexts.org
5. Učitelé. MARL a JLA. (sf). Úvod do sloučenin uhlíku.. Obnoveno z: ipn.mx