Isomere zeichnen

Identifizieren und zählen Sie alle zu zeichnenden Atome in den Isomeren. Dies ergibt eine Summenformel. Alle gezeichneten Isomere enthalten die gleiche Anzahl von jedem Atomtyp, der in der ursprünglichen Molekülformel der Verbindung gefunden wird. Ein gängiges Beispiel für eine Molekülformel ist C4H10, was bedeutet, dass die Verbindung vier Kohlenstoffatome und 10 Wasserstoffatome enthält.

Beziehen Sie sich auf ein Periodensystem der Elemente, um zu bestimmen, wie viele Bindungen ein Atom eines Elements eingehen kann. Im Allgemeinen kann jede Spalte eine bestimmte Anzahl von Anleihen bilden. Elemente in der ersten Spalte wie H können eine Bindung eingehen. Elemente in der zweiten Spalte können zwei Bindungen eingehen. Spalte 13 kann drei Bindungen eingehen. Spalte 14 kann vier Bindungen eingehen. Spalte 15 kann drei Bindungen eingehen. Spalte 16 kann zwei Bindungen eingehen. Spalte 17 kann eine Bindung bilden.

Beachten Sie, wie viele Bindungen jede Atomart in der Verbindung eingehen kann. Jedes Atom in einem Isomer muss die gleiche Anzahl von Bindungen eingehen wie in einem anderen Isomer. Für C4H10 befindet sich beispielsweise Kohlenstoff in der 14. Spalte, sodass vier Bindungen eingehen, und Wasserstoff befindet sich in der ersten Spalte, sodass eine Bindung entsteht.

Nehmen Sie das Element, das mehr Bindungen erfordert, und zeichnen Sie eine gleichmäßig beabstandete Reihe dieser Atome. Im Beispiel C4H10 ist der Kohlenstoff das Element, das mehr Bindungen erfordert, daher würde die Reihe nur den Buchstaben C viermal wiederholen.

Verbinde jedes Atom in der Reihe von links nach rechts mit einer einzelnen Linie. Das C4H10-Beispiel hätte eine Zeile, die wie C-C-C-C aussah.

Nummeriere die Atome von links nach rechts. Dadurch wird sichergestellt, dass die richtige Anzahl von Atomen aus der Summenformel verwendet wird. Es hilft auch bei der Identifizierung der Struktur des Isomers. Im C4H10-Beispiel wäre das C auf der linken Seite mit 1 gekennzeichnet. Das C direkt rechts davon wäre 2. Das C direkt rechts von 2 wäre mit 3 und das C ganz rechts mit 4 gekennzeichnet.

Zähle jede Linie zwischen den gezeichneten Atomen als eine Bindung. Das C4H10-Beispiel hätte 3 Bindungen in der Struktur C-C-C-C.

Bestimmen Sie, ob jedes Atom die maximale Anzahl von Bindungen gemäß den Notizen aus dem Periodensystem der Elemente eingegangen ist. Zählen Sie die Anzahl der Bindungen, die durch Linien dargestellt werden, die jedes der Atome in der Reihe verbinden. Das C4H10-Beispiel verwendet Kohlenstoff, der vier Bindungen erfordert. Das erste C hat eine Linie, die es mit dem zweiten C verbindet, also hat es eine Bindung. Das erste C hat nicht die maximale Anzahl an Bindungen. Das zweite C hat eine Linie, die es mit dem ersten C verbindet, und eine Linie, die es mit dem dritten C verbindet, also hat es zwei Bindungen. Auch das zweite C hat nicht die maximale Anzahl an Bindungen. Die Anzahl der Bindungen muss für jedes Atom gezählt werden, um zu verhindern, dass Sie falsche Isomere ziehen.

Beginnen Sie mit dem Hinzufügen der Atome des Elements, die die nächstniedrigere Anzahl von Bindungen benötigen, zu der zuvor erstellten Reihe verbundener Atome. Jedes Atom muss mit einem anderen Atom mit einer Linie verbunden werden, die als eine Bindung zählt. Im C4H10-Beispiel ist Wasserstoff das Atom, das am wenigsten Bindungen benötigt. Jedes C im Beispiel würde ein H in der Nähe haben, mit einer Linie, die das C und das H verbindet. Diese Atome können oberhalb, unterhalb oder seitlich von jedem Atom in der zuvor gezeichneten Kette gezeichnet werden.

Bestimmen Sie erneut, ob jedes Atom die maximale Anzahl von Bindungen gemäß den Anmerkungen aus dem Periodensystem der Elemente eingegangen ist. Im C4H10-Beispiel wäre das erste C mit dem zweiten C und mit einem H verbunden. Das erste C hätte zwei Linien und somit nur zwei Bindungen. Das zweite C wäre mit dem ersten C und das dritte C und ein H verbunden. Das zweite C hätte drei Linien und damit drei Bindungen. Das zweite C hat nicht die maximale Anzahl an Bindungen. Jedes Atom muss separat untersucht werden, um zu sehen, ob es die maximale Anzahl von Bindungen hat. Wasserstoff geht nur eine Bindung ein, daher hat jedes H-Atom, das mit einer Linie gezeichnet ist, die mit einem C-Atom verbunden ist, die maximale Anzahl von Bindungen.

Fügen Sie der zuvor gezeichneten Kette weitere Atome hinzu, bis jedes Atom die maximal zulässige Anzahl von Bindungen aufweist. Im C4H10-Beispiel wäre das erste C mit drei H-Atomen verbunden und das zweite C. Das zweite C würde sich mit dem ersten C, dem dritten C und zwei H-Atomen verbinden. Das dritte C würde sich mit dem zweiten C, dem vierten C und zwei H-Atomen verbinden. Das vierte C würde sich mit dem dritten C und drei H-Atomen verbinden.

Zählen Sie die Anzahl jeder Atomart im gezeichneten Isomer, um festzustellen, ob sie mit der ursprünglichen Summenformel übereinstimmt. Das C4H10-Beispiel hätte vier C-Atome in einer Reihe und 10 H-Atome, die die Reihe umgeben. Wenn die Zahl in der Summenformel mit der ursprünglichen Zahl übereinstimmt und jedes Atom die maximale Anzahl von Bindungen eingegangen ist, ist das erste Isomer vollständig. Die vier C-Atome in Folge führen dazu, dass diese Art von Isomer als geradkettiges Isomer bezeichnet wird. Eine gerade Kette ist ein Beispiel für eine Form oder Struktur, die ein Isomer annehmen kann.

Beginnen Sie mit dem Zeichnen eines zweiten Isomers an einer neuen Stelle, indem Sie den gleichen Vorgang wie in den Schritten 1-6 ausführen. Das zweite Isomer ist ein Beispiel für eine verzweigte Struktur anstelle einer geraden Kette.

Lösche das letzte Atom auf der rechten Seite der Kette. Dieses Atom verbindet sich mit einem anderen Atom als beim vorherigen Isomer. Das C4H10-Beispiel hätte drei C-Atome hintereinander.

Suchen Sie das zweite Atom in der Reihe und zeichnen Sie das letzte Atom, das damit verbunden ist. Dies wird als Verzweigung betrachtet, da die Struktur keine gerade Kette mehr bildet. Im C4H10-Beispiel würde das vierte C anstelle des dritten C mit dem zweiten C verbunden sein.

Bestimmen Sie, ob jedes Atom die maximale Anzahl von Bindungen gemäß den Notizen aus dem Periodensystem hat. Im C4H10-Beispiel wäre das erste C durch eine Linie mit dem zweiten C verbunden, so dass es nur eine Bindung hätte. Das erste C hat nicht die maximale Anzahl an Bindungen. Das zweite C wäre mit dem ersten C, dem dritten C und dem vierten C verbunden, so dass es drei Bindungen hätte. Das zweite C hätte nicht die maximale Anzahl von Anleihen. Jedes Atom muss separat bestimmt werden, um zu sehen, ob es die maximale Anzahl von Bindungen hat.

Fügen Sie die Atome des Elements hinzu, das die nächstniedrigere Anzahl von Bindungen benötigt, wie in den Schritten 9-11 beschrieben. Im C4H10-Beispiel wäre das erste C mit dem zweiten C und drei H-Atomen verbunden. Das zweite C wäre mit dem ersten C, dem dritten C, dem vierten C und einem H-Atom verbunden. Das dritte C wäre mit dem zweiten C und drei H-Atomen verbunden. Das vierte C wäre mit dem zweiten C und drei H-Atomen verbunden.

Zählen Sie die Nummern jeder Atomart und der Bindungen. Wenn die Verbindung die gleiche Anzahl von jedem Atomtyp wie die ursprüngliche Summenformel enthält und jedes Atom die maximale Anzahl von Bindungen eingegangen ist, ist das zweite Isomer vollständig. Das C4H10-Beispiel hätte zwei vollständige Isomere, eine geradkettige und eine verzweigte Struktur.

Wiederholen Sie die Schritte 13-18, um neue Isomere zu erstellen, indem Sie verschiedene Stellen für die Verzweigung von Atomen auswählen. Die Länge der Verzweigungen kann sich auch um die Anzahl der in der Verzweigung befindlichen Atome ändern. Das C4H10-Beispiel hat nur zwei Isomere und wird daher als vollständig angesehen.

• Bleistift
• Papier

• Die Visualisierung von Isomeren als dreidimensionale Objekte im Raum kann für manche Menschen schwierig sein. Kugel- und Stabmodelle oder Computerprogramme stehen zur Verfügung, um die Strukturen verschiedener Isomere zu verstehen.

  Manchmal wird bei der Aufforderung, ein Isomer zu zeichnen, bereits eine Summenformel angegeben, sodass ein Zählen und Identifizieren unnötig ist. Wenn bereits eine Summenformel angegeben ist, überspringen Sie Schritt 1. Wenn eine Struktur einer Verbindung angegeben ist, überspringen Sie Schritt 1 nicht und betrachten Sie die Struktur als eines der möglichen Isomere, wenn Sie die endgültigen Isomere auf gespiegelte oder gespiegelte Versionen untersuchen.

  Wenn eine Verbindung mehr als zwei Arten von Atomen hat, die eine unterschiedliche Anzahl von Bindungen erfordern, fügen Sie von den meisten bis zu den wenigsten Bindungen hinzu. Wenn zwei Atome die gleiche Anzahl von Bindungen erfordern, ist es akzeptabel, in beliebiger Reihenfolge hinzuzufügen.

• Es gibt viele Ausnahmen von der allgemeinen Spaltenregel, wie viele Bindungen ein Atom eines Elements eingehen kann. Die in Schritt 2 angegebenen Zahlen sind Richtwerte, aber keine festen Regeln und sollten nur für gängige Elemente berücksichtigt werden, die beim Zeichnen von Isomeren für Anfänger wie C, H, O, N usw. verwendet werden. Die Schüler müssen Orbitale und Valenzschalen studieren, um genau zu verstehen, wie viele Bindungen jedes Element eingehen kann. Elemente sollten einzeln für die Anzahl der möglichen Bindungen recherchiert werden, die gemacht werden könnten.

  Bei einem verzweigten Isomer ist es leicht zu glauben, dass ein Spiegelbild eines Isomers ein anderes Isomer ist. Wenn ein Isomer dieselbe Struktur haben würde, wenn es in einem Spiegel reflektiert oder in eine beliebige Richtung gedreht wird, dann ist es dieselbe Struktur und kein anderes Isomer. Behalten Sie den Überblick über verschiedene Isomere, indem Sie die Atome nummerieren und überwachen, ob sie die gleiche Form wie ein anderes haben, indem Sie sie umdrehen oder spiegeln.

  Fortgeschrittene Isomere könnten Ringformen und andere Strukturdesigns enthalten, die erst nach der Beherrschung von geradkettigen und verzweigten Isomeren in Betracht gezogen werden sollten. Für Elemente in Ringform können andere Regeln gelten.