Formule structurelle (avec des exemples)

La Formule structurelle Il s'agit d'une représentation graphique d'une liaison molécule, jetant la lumière sur sa structure autrefois déterminée par des méthodes spectroscopiques. C'est la manière la plus concrète lorsqu'elle fait référence à un composé spécifique, et pas plusieurs isomères correspondant à la même formule moléculaire.

Par exemple, butane, c₄H_dix, Il a deux isomères: n-Butano (linéaire) et 2-méthyl-propane (ramifié). La formule moléculaire ne fait pas de distinction entre non plus; Alors que si nous nous tournons vers des formules structurelles, on verra précisément que l'une est linéaire et l'autre ramifiée.

Les formules structurelles permettent d'examiner les structures moléculaires des composés. Source: Pixabay.

L'utilisation de formules structurelles facilite la compréhension des changements subis par une molécule lors d'une réaction chimique; Lequel de leurs liens est rompu, comment sa structure est modifiée dans le processus et à la fin. Apprendre à lire ces formules est égal à superficiellement, prédire les propriétés des molécules.

Les formules structurelles sont des représentations 2D, bien que certains aspects à trois dimensions et géométriques puissent être indiqués en eux. Plus la structure d'un composé, plus elle est raffinée et fidèle, il finit par devenir sa formule structurelle. Sinon, laisse de côté les aspects essentiels pour comprendre la nature de la molécule.

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Exemples de formule structurelle

Chaque composé a sa formule structurelle respective, qui peut varier en fonction du type de projection ou de perspective utilisée. Par exemple, des formules condensées et squelettiques, des structures de Lewis et des projections stéréochimiques, toutes sont des formules structurelles, dédiées à représenter la graphique des informations maximales possibles concernant la structure moléculaire.

Il y en a tellement que certains exemples simples seront abordés.

Glucose

Plusieurs représentations de la structure de l'alpha-glucose. Source: Yikrazuul via Wikipedia.

Dans l'image supérieure, quatre représentations de la molécule de glucose sont représentées. Chacun est une formule structurelle valide; Mais les 2 (projection de Haworth) et les 3 (projection de chaise) sont généralement les plus utilisées dans les textes et publications académiques.

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Le 4 a l'avantage d'indiquer directement quels groupes OH sont au-dessus (coins épais) ou en dessous (coins en pointillés) de l'anneau hexagonal; c'est-à-dire qu'il facilite la compréhension de sa stéréochimie. D'un autre côté, le 1 (projection de Fisher Tollens) montre le caractère linéaire du glucose avant de devenir sa forme cyclique.

Méthane

Formule structurelle du méthane. Source: Gabriel Bolívar via Molview.

Au-dessus, il y a deux formules structurelles de méthane, dont la formule moléculaire et du condensat est Cho₄. Pour ceux qui manquent de connaissances en chimie, ils pourraient interpréter la formule CHO₄ Comme s'il s'agissait d'une molécule avec un atome d'hydrogène au centre.

Mais en réalité (et nécessairement), les formules structurelles précisent que le carbone est l'atome central. Par conséquent, nous avons quatre liens C-H. Notez que la formule de gauche génère la fausse impression que la molécule est plate, alors qu'en réalité il est tétraédrique (formule droite).

C'est pourquoi dans la formule structurelle de la droite, les liaisons sont représentées par des coins, indiquant les positions spatiales relatives de chaque atome d'hydrogène (sommets du tétraèdre).

Méthanol

Formule structurelle du méthanol. Source: Neurotoger [domaine public]

La formule structurelle du méthanol est pratiquement la même que celle du méthane, avec la différence qu'il présente un H remplacé par un OH. Sa formule condensée ou chimie est Cho₃Oh, et le cho moléculaire₄SOIT. Il est observé qu'il se compose également d'un tétraèdre.

Éthanol

Formule structurelle d'éthanol. Source: Gabriel Bolívar via Molview.

Maintenant, nous continuons avec l'éthanol, le prochain alcool sur la liste. Sa formule chimique ou condensée est Cho₃Ch₂Oh, qui seul montre déjà sa structure linéaire. Pour sortir du doute, la formule structurelle de l'image supérieure démontre effectivement que l'éthanol est une chaîne linéaire ou un squelette.

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S'ils sont observés avec soin, les environnements de chaque atome de carbone sont des tétradés.

Fructose

Formule structurelle de bêta-d-fructofuranosa. Source: Neurotoger (Talk • Contribs) [Domaine public]

Nous avons la formule structurelle du fructose, plus précisément la projection de Haworth de son anneau furanonne (cinq membres). Notez à quel point la formule structurelle révèle contrairement à la moléculaire, C₆H₁₂SOIT₆, qui coïncide avec celui du glucose, tous deux étant des sucres différents.

Eau

Formule d'eau structurelle. Source: Benjah-Bmm27 via Wikipedia.

La formule chimique de l'eau est h₂Ou, correspondant également aux formules condensées et moléculaires. Comme pour le méthane, qui ne connaissent pas la molécule d'eau (et n'a aucune notion de liaisons chimiques) pourrait croire que leur structure est O-H-H; Mais la formule structurelle de l'image supérieure clarifie la véritable structure.

Bien qu'il ne soit pas apprécié, les paires d'électrons exemptes d'oxygène et d'atomes d'hydrogène entraînent un tétraèdre autour de l'oxygène; C'est, la géométrie électronique de l'eau: tétraédrique. Pendant ce temps, les deux atomes d'hydrogène établissent un plan similaire à un boomerang; C'est la géométrie moléculaire de l'eau: angulaire.

Alors que la formule structurelle de l'eau est de loin le plus simple des exemples abordés, cache plus de secrets et d'anomalies qu'il ne parvient à représenter que.

Aspirine

Formule structurelle de l'aspirine. Source: Gabriel Bolívar via Molview.

Nous avons l'un des premiers «échecs» des formules structurelles: son incapacité à représenter le caractère aromatique d'une structure; Que dans ce cas, il correspond à l'aromaticité de l'anneau benzène (hexagonal) d'aspirine (ci-dessus).

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Si cette formule est observée attentivement, elle sera conclue qu'il s'agit d'une molécule en essence plate; C'est-à-dire que presque tous ses atomes "se reposent" dans le même plan, à l'exception du méthil₃, À votre gauche, où l'environnement du carbone tétraédrique est visualisé.

Encore une fois, la formule structurelle fournit beaucoup plus d'informations que sa formule moléculaire ordinaire, C₉H₈SOIT₄; qui correspond à de nombreux isomères structurels, totalement différents de l'aspirine.

Benzène

Formule structurelle de benzène. Source: Gabriel Bolívar via Molview.

Enfin, nous avons la formule structurelle du benzène ci-dessus. Sa formule moléculaire est C₆H₆, indiquant qu'il contient efficacement six atomes de carbone et six atomes d'hydrogène. Mais il ne dit rien sur la véritable structure du benzène.

Les doubles liaisons C = C ne sont pas statiques, comme quelques électrons, en particulier celui situé dans les orbitales p de carbone, il déménage à l'intérieur de l'anneau. Par conséquent, le benzène a plusieurs structures de résonance, chacune avec sa propre formule structurelle.

Cette relocalisation fait partie du caractère aromatique du benzène, pas fidèlement représenté dans la formule structurelle de la gauche. La chose la plus proche est de remplacer les doubles liaisons par un cercle (appelé Dona par certains) pour indiquer l'aromaticité de l'anneau (à droite de l'image).

Et qu'en est-il de la formule squelettique? Ceci est très similaire à celui structurel, se différenciant uniquement en ce qu'il ne représente pas des atomes d'hydrogène; Et par conséquent, il est plus simplifié et est plus confortable à graphiquement. L'anneau de benzène à droite serait sa formule squelettique.

Les références

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chimie. (8e Ed.). Cengage Learning.
2. Wikipédia. (2020). Formule structurelle. Récupéré de: dans.Wikipédia.org
3. Nissa Garcia. (2020). Formule structurelle: définition et exemple. Étude. Récupéré de: étudier.com
4. Clark Jim. (2012). Dessin les molécules organiques. Récupéré de: Chemguide.co.ROYAUME-UNI
5. William Reusch. (05 mai 2013). La forme des molécules. Récupéré de: 2.Chimie.MSU.Édu