Jaka jest formuła strukturalna?
Wzór strukturalny związku chemicznego to wizualne przedstawienie, które pokazuje, w jaki sposób atomy w tym związku są ze sobą związane. Często jest bardziej przydatny niż wzór cząsteczkowy, który wskazuje atomy i ich ilości, ale nie ich rozmieszczenie w przestrzeni. Na przykład wzór cząsteczkowy wody, H2O, pokazuje, że w cząsteczce znajdują się dwa atomy wodoru (H) i jeden atom tlenu (O), ale nie pokazuje, jak są one ułożone lub związane. Istnieje kilka różnych rodzajów wzorów strukturalnych, w tym schemat kropek elektronowych, wzór strukturalny wiązania liniowego, skondensowany wzór strukturalny i wzór strukturalny szkieletu.
Atomy często łączą się ze sobą, dzieląc parę elektronów, tworząc wiązanie kowalencyjne. Mogą również tworzyć podwójne wiązanie, w którym cztery elektrony są wspólne zamiast dwóch. W niektórych przypadkach nie wszystkie elektrony są wspólne w wiązaniach między atomami w związku. Takie luźne pary elektronów nazywane są pojedynczymi parami. Wzór strukturalny związku chemicznego przedstawia wizualnie każdy z tych różnych składników za pomocą układu kropek lub linii.
Na schemacie punktowym elektronów wszystkie elektrony zewnętrzne lub walencyjne dostępne do wiązania są reprezentowane przez kropki wokół symbolu chemicznego atomu. Atom tlenu ma sześć elektronów w swojej powłoce walencyjnej, więc byłby reprezentowany przez O otoczony sześcioma kropkami - dwie na górze i na dole i po jednej z każdej strony. Gdy tlen wiąże się z dwoma cząsteczkami wodoru tworząc wodę, elektrony z wodoru dzielą się w wiązaniach kowalencyjnych. Ponieważ każdy wodór ma jeden elektron walencyjny, nowy schemat kropek elektronowych pojawia się jako centralny O otoczony ośmioma kropkami, dwoma z każdej z czterech stron i H z lewej i prawej strony, co oznacza, że atomy te są kowalencyjnie związane.
Wzór strukturalny wiązanie-linia zastępuje wiązania kowalencyjne liniami prostymi, a wiązania podwójne - zestawem równoległych linii. Wzór wiązania liniowego wody wyglądałby jak H-O-H, z samotnymi parami elektronów reprezentowanymi przez kropki, dwie powyżej i dwie poniżej O. Ten typ wzoru jest również nazywany strukturą Lewisa. Czasami samotne pary są dla wygody pomijane na schemacie wiązań liniowych.
Skondensowane wzory strukturalne są przydatne w przypadku skomplikowanych cząsteczek, które zajęłyby zbyt dużo miejsca, gdyby pokazano wszystkie wiązania. W tego rodzaju formule niektóre atomy są zgrupowane razem i rysowane są tylko niezbędne wiązania. Ponieważ atomy wiążą się ze sobą w przewidywalny sposób w oparciu o ich elektrony walencyjne, niektóre wiązania można pominąć w opisie struktury cząsteczki.
Wzór szkieletowy idzie o krok dalej i pomija wszystkie atomy węgla i wodoru, pokazując jedynie chemiczne symbole innych grup połączonych linią ze zygzakowatą strukturą linii. Ten typ formuły jest często wygodny w chemii organicznej, w której często występują cząsteczki zawierające powtarzające się łańcuchy atomów węgla i wodoru. We wzorze szkieletowym każdy węgiel jest reprezentowany przez kąt w linii. Jeśli dwie linie rozgałęziają się pod tym kątem, zakłada się, że dwa atomy wodoru są związane z węglem. Pusty koniec linii oznacza węgiel związany z trzema atomami wodoru.