Co je strukturální vzorec?

Strukturální vzorec chemické sloučeniny je vizuální reprezentace, která ukazuje, jak jsou atomy v této sloučenině spojeny dohromady. Často je užitečnější než molekulární vzorec, který označuje atomy a jejich množství, ale ne jejich uspořádání v prostoru. Například molekulární vzorec vody, H20, ukazuje, že v molekule jsou dva atomy vodíku (H) a jeden atom kyslíku (O), ale neukazuje, jak jsou uspořádány nebo vázány. Existuje několik různých typů strukturních vzorců, včetně elektronového tečkového diagramu, strukturního vzorce line-bond, kondenzovaného strukturního vzorce a kosterního strukturního vzorce.

Atomy se často spojují navzájem sdílením páru elektronů, které tvoří kovalentní vazbu. Mohou také tvořit dvojnou vazbu, ve které jsou místo dvou elektronů sdíleny čtyři elektrony. V některých případech ne všechny elektrony jsou sdíleny ve vazbách mezi atomy ve směsi. Takové volné páry elektronů se nazývají osamělé páry. Strukturální vzorec chemické sloučeniny vizuálně představuje každou z těchto různých složek prostřednictvím systému teček nebo čar.

V elektronovém tečkovém diagramu jsou všechny vnější nebo valenční elektrony, které jsou k dispozici pro spojení, reprezentovány tečkami kolem atomového chemického symbolu. Atom kyslíku má ve své valenční skořápce šest elektronů, takže by byl reprezentován O obklopeným šesti tečkami - dva nahoře a dole a jeden na každé straně. Když se kyslík váže se dvěma vodíkovými molekulami na vodu, jsou elektrony z vodíku sdíleny v kovalentních vazbách. Protože každý vodík má jeden valenční elektron, objeví se nový elektronový tečkový diagram jako centrální O obklopený osmi tečkami, dva na každé ze čtyř stran a H vlevo a vpravo, což znamená, že tyto atomy jsou kovalentně vázány.

Strukturální vzorec line-bond nahrazuje kovalentní vazby přímými liniemi a dvojné vazby sadou rovnoběžných čar. Vodní lineární vazebný vzorec by se objevil jako H-O-H, s osamělými páry elektronů představovanými tečkami, dva nad a dva pod O. Tento typ vzorce se také nazývá Lewisova struktura. Osamocené páry jsou někdy vynechány z diagramu line-bond.

Kondenzované strukturní vzorce jsou užitečné pro komplikované molekuly, které by zabraly příliš mnoho prostoru, pokud by byly ukázány všechny vazby. V tomto typu vzorce jsou určité atomy seskupeny dohromady a jsou nakresleny pouze základní vazby. Protože atomy se spojují předvídatelným způsobem na základě jejich valenčních elektronů, lze při popisu struktury molekuly vynechat určité vazby.

Skeletální vzorec jde ještě o krok dále a vynechává všechny atomy uhlíku a vodíku, přičemž ukazuje pouze chemické symboly jiných skupin spojených čarou se strukturou klikaté čáry. Tento typ vzorce je často vhodný v organické chemii, kde jsou běžné molekuly obsahující opakující se řetězce atomů uhlíku a vodíku. V kosterním vzorci je každý uhlík v linii znázorněn úhlem. Pokud se z tohoto úhlu oddělí dvě čáry, předpokládá se, že na atom uhlíku jsou vázány dva atomy vodíku. Prázdný konec řádku označuje uhlík vázaný ke třem atomům vodíku.