Wat is de structuurformule?
De structuurformule van een chemische verbinding is een visuele weergave die laat zien hoe de atomen in die verbinding aan elkaar zijn gebonden. Het is vaak nuttiger dan de moleculaire formule, die de atomen en hun hoeveelheden aangeeft, maar niet hun opstelling in de ruimte. De moleculaire formule van water, H2O, laat bijvoorbeeld zien dat er twee waterstof (H) -atomen en één zuurstof (O) -atoom in het molecuul zijn, maar laat niet zien hoe ze zijn gerangschikt of gebonden. Er zijn verschillende typen structuurformules, waaronder het elektronendotaaldiagram, de lijnbindingstructuurformule, de gecondenseerde structuurformule en de skeletstructuurformule.
Atomen binden zich vaak aan elkaar door een paar elektronen te delen, waardoor een covalente binding ontstaat. Ze kunnen ook een dubbele binding vormen, waarin vier elektronen worden gedeeld in plaats van twee. In sommige gevallen worden niet alle elektronen in bindingen tussen atomen in een verbinding gedeeld. Dergelijke losse elektronenparen worden eenzame paren genoemd. De structuurformule van een chemische verbinding geeft visueel elk van deze verschillende componenten weer door een systeem van punten of lijnen.
In een elektronenstippendiagram worden alle buitenste of valentie-elektronen die beschikbaar zijn voor binding weergegeven door stippen rond het chemische symbool van het atoom. Een zuurstofatoom heeft zes elektronen in zijn valentieschil, dus het zou worden voorgesteld door een O omringd door zes stippen - twee aan de boven- en onderkant, en een aan elke kant. Wanneer zuurstof bindt met twee waterstofmoleculen om water te vormen, worden de elektronen uit waterstof gedeeld in covalente bindingen. Omdat elke waterstof één valentie-elektron heeft, verschijnt het nieuwe elektronen-puntdiagram als een centrale O omringd door acht punten, twee aan elk van de vier zijden, en een H links en rechts, wat betekent dat deze atomen covalent gebonden zijn.
Een structuurformule voor lijnbinding vervangt covalente bindingen door rechte lijnen en dubbele bindingen door een reeks parallelle lijnen. De lijnbindingsformule van Water zou eruit zien als H - O - H, met de eenzame elektronenparen voorgesteld door stippen, twee boven en twee onder de O. Dit type formule wordt ook een Lewis-structuur genoemd. Soms worden eenzame paren voor het gemak weggelaten uit het lijn-bindingsdiagram.
Gecondenseerde structuurformules zijn nuttig voor gecompliceerde moleculen die te veel ruimte zouden innemen als alle bindingen zouden worden getoond. In dit type formule zijn bepaalde atomen gegroepeerd en worden alleen de essentiële bindingen getrokken. Omdat atomen op voorspelbare manieren aan elkaar binden op basis van hun valentie-elektronen, kunnen bepaalde bindingen worden weggelaten bij het beschrijven van de structuur van het molecuul.
De skeletformule gaat nog een stap verder en laat alle koolstof- en waterstofatomen weg en toont alleen de chemische symbolen van andere groepen die door een lijn zijn verbonden met een zigzaglijnstructuur. Dit type formule is vaak handig in de organische chemie, waar moleculen met zich herhalende ketens van koolstof- en waterstofatomen veel voorkomen. In een skeletformule wordt elke koolstof voorgesteld door een hoek in de lijn. Als twee lijnen zich vanuit die hoek aftakken, wordt aangenomen dat twee waterstofatomen aan de koolstof zijn gebonden. Het blanco uiteinde van de lijn geeft een koolstof aan die is gebonden aan drie waterstofatomen.