Πώς να σχεδιάσετε ισομερή

Προσδιορίστε και μετρήστε όλα τα άτομα που σχεδιάζονται στα ισομερή. Αυτό θα δώσει έναν μοριακό τύπο. Τυχόν ισομερή που λαμβάνονται θα περιέχουν τον ίδιο αριθμό κάθε τύπου ατόμου που βρίσκεται στον αρχικό μοριακό τύπο της ένωσης. Ένα κοινό παράδειγμα μοριακού τύπου είναι το C4H10, που σημαίνει ότι υπάρχουν τέσσερα άτομα άνθρακα και 10 άτομα υδρογόνου στην ένωση.

Ανατρέξτε σε έναν περιοδικό πίνακα στοιχείων για να προσδιορίσετε πόσους δεσμούς μπορεί να δημιουργήσει ένα άτομο ενός στοιχείου. Γενικά, κάθε στήλη μπορεί να κάνει έναν ορισμένο αριθμό δεσμών. Στοιχεία στην πρώτη στήλη όπως το H μπορούν να δημιουργήσουν έναν δεσμό. Τα στοιχεία στη δεύτερη στήλη μπορούν να δημιουργήσουν δύο δεσμούς. Η στήλη 13 μπορεί να δημιουργήσει τρεις δεσμούς. Η στήλη 14 μπορεί να δημιουργήσει τέσσερις δεσμούς. Η στήλη 15 μπορεί να δημιουργήσει τρεις δεσμούς. Η στήλη 16 μπορεί να δημιουργήσει δύο δεσμούς. Η στήλη 17 μπορεί να δημιουργήσει έναν δεσμό.

Σημειώστε πόσους δεσμούς μπορεί να δημιουργήσει κάθε τύπος ατόμου στην ένωση. Κάθε άτομο σε ένα ισομερές πρέπει να παράγει τον ίδιο αριθμό δεσμών που έκανε σε ένα άλλο ισομερές. Για παράδειγμα, για το C4H10, ο άνθρακας βρίσκεται στη 14η στήλη, οπότε θα δημιουργήσει τέσσερις δεσμούς και το υδρογόνο στην πρώτη στήλη, οπότε θα δημιουργήσει έναν δεσμό.

Πάρτε το στοιχείο που απαιτεί να δημιουργηθούν περισσότεροι δεσμοί και σχεδιάστε μια ομοιόμορφα διαχωρισμένη σειρά αυτών των ατόμων. Στο παράδειγμα C4H10, ο άνθρακας είναι το στοιχείο που απαιτεί περισσότερους δεσμούς, οπότε η σειρά θα επαναλάμβανε το γράμμα C τέσσερις φορές.

Συνδέστε κάθε άτομο στη σειρά από αριστερά προς τα δεξιά με μία μόνο γραμμή. Το παράδειγμα C4H10 θα είχε μια σειρά που έμοιαζε με C-C-C-C.

Αριθμήστε τα άτομα από αριστερά προς τα δεξιά. Αυτό θα εξασφαλίσει ότι χρησιμοποιείται ο σωστός αριθμός ατόμων από τον μοριακό τύπο. Θα βοηθήσει επίσης στον προσδιορισμό της δομής του ισομερούς. Το παράδειγμα C4H10 θα έχει το C στην αριστερή πλευρά να φέρει την ένδειξη 1. Το C άμεσα δεξιά θα ήταν 2. Το C ακριβώς δεξιά του 2 θα φέρει την ένδειξη 3 και το C στο άκρο δεξιά θα φέρει την ένδειξη 4.

Μετρήστε κάθε γραμμή μεταξύ των συρμένων ατόμων ως ένα δεσμό. Το παράδειγμα C4H10 θα έχει 3 δεσμούς στη δομή C-C-C-C.

Προσδιορίστε εάν κάθε άτομο έχει κάνει τον μέγιστο αριθμό δεσμών σύμφωνα με τις σημειώσεις που έγιναν από τον περιοδικό πίνακα στοιχείων. Μετρήστε τον αριθμό των δεσμών που αντιπροσωπεύονται από γραμμές που συνδέουν καθένα από τα άτομα της σειράς. Το παράδειγμα C4H10 χρησιμοποιεί άνθρακα, ο οποίος απαιτεί τέσσερις δεσμούς. Το πρώτο C έχει μια γραμμή που το συνδέει με το δεύτερο C, οπότε έχει ένα δεσμό. Το πρώτο C δεν έχει τον μέγιστο αριθμό ομολόγων. Ο δεύτερος Γ έχει μια γραμμή που τον συνδέει με τον πρώτο Γ και μία γραμμή που τον συνδέει με τον τρίτο Γ, οπότε έχει δύο δεσμούς. Ο δεύτερος Γ δεν έχει ούτε τον μέγιστο αριθμό ομολόγων. Ο αριθμός των δεσμών πρέπει να μετρηθεί για κάθε άτομο για να αποφευχθεί η λήψη εσφαλμένων ισομερών.

Ξεκινήστε να προσθέτετε τα άτομα του στοιχείου που απαιτούν τον επόμενο μικρότερο αριθμό δεσμών στην προηγούμενη γραμμή συνδεδεμένων ατόμων. Κάθε άτομο πρέπει να συνδεθεί με ένα άλλο άτομο με μια γραμμή που μετρά ως ένα δεσμό. Στο παράδειγμα C4H10, το άτομο που απαιτεί τον επόμενο μικρότερο αριθμό δεσμών είναι υδρογόνο. Κάθε C στο παράδειγμα θα είχε ένα H να έλκεται κοντά του με μια γραμμή που θα συνδέει το C και το H. Αυτά τα άτομα μπορούν να τραβηχτούν πάνω, κάτω ή προς την πλευρά κάθε ατόμου στην προηγουμένως σχεδιασμένη αλυσίδα.

Προσδιορίστε ξανά εάν κάθε άτομο έχει κάνει τον μέγιστο αριθμό δεσμών σύμφωνα με τις σημειώσεις από τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων. Το παράδειγμα C4H10 θα είχε το πρώτο C συνδεδεμένο με το δεύτερο C και με ένα H. Το πρώτο C θα έχει δύο γραμμές και έτσι θα έχει μόνο δύο δεσμούς. Το δεύτερο C θα συνδεόταν με το πρώτο C και το τρίτο C και ένα H. Ο δεύτερος Γ θα είχε τρεις γραμμές και συνεπώς τρεις δεσμούς. Το δεύτερο Γ δεν έχει τον μέγιστο αριθμό ομολόγων. Κάθε άτομο πρέπει να εξεταστεί ξεχωριστά για να δει αν έχει τον μέγιστο αριθμό δεσμών. Το υδρογόνο δημιουργεί μόνο έναν δεσμό, οπότε κάθε άτομο Η που σχεδιάζεται με μία γραμμή που συνδέεται με ένα άτομο C έχει τον μέγιστο αριθμό δεσμών.

Συνεχίστε να προσθέτετε άτομα στην προηγουμένως σχεδιασμένη αλυσίδα έως ότου κάθε άτομο έχει τον μέγιστο επιτρεπόμενο αριθμό δεσμών. Το παράδειγμα C4H10 θα είχε το πρώτο C συνδεδεμένο με τρία άτομα Η και το δεύτερο C. Το δεύτερο C θα συνδεόταν με το πρώτο C, το τρίτο C και δύο άτομα H. Το τρίτο C θα συνδεόταν με το δεύτερο C, το τέταρτο C και δύο άτομα H. Το τέταρτο C θα συνδεόταν με το τρίτο C και τρία H άτομα.

Μετρήστε τον αριθμό κάθε τύπου ατόμου στο ισομερές που σχεδιάστηκε για να προσδιορίσετε εάν ταιριάζει με τον αρχικό μοριακό τύπο. Το παράδειγμα C4H10 θα έχει τέσσερα άτομα C στη σειρά και 10 άτομα H γύρω από τη σειρά. Εάν ο αριθμός στον μοριακό τύπο ταιριάζει με τον αρχικό αριθμό και κάθε άτομο έχει κάνει τον μέγιστο αριθμό δεσμών, τότε το πρώτο ισομερές είναι πλήρες. Τα τέσσερα άτομα C στη σειρά αναγκάζουν αυτόν τον τύπο ισομερούς να ονομάζεται ισομερές ευθείας αλυσίδας. Μια ευθεία αλυσίδα είναι ένα παράδειγμα σχήματος ή δομής που μπορεί να λάβει ένα ισομερές.

Ξεκινήστε να σχεδιάζετε ένα δεύτερο ισομερές σε μια νέα θέση ακολουθώντας την ίδια διαδικασία με τα Βήματα 1-6. Το δεύτερο ισομερές θα είναι ένα παράδειγμα μιας διακλαδισμένης δομής αντί μιας ευθείας αλυσίδας.

Διαγράψτε το τελευταίο άτομο στη δεξιά πλευρά της αλυσίδας. Αυτό το άτομο θα συνδεθεί με ένα διαφορετικό άτομο από ό, τι στο προηγούμενο ισομερές. Το παράδειγμα C4H10 θα έχει τρία άτομα C στη σειρά.

Εντοπίστε το δεύτερο άτομο στη σειρά και σχεδιάστε το τελευταίο άτομο που συνδέεται με αυτό. Αυτό θεωρείται κλάδος επειδή η δομή δεν σχηματίζει πλέον ευθεία αλυσίδα. Το παράδειγμα C4H10 θα είχε το τέταρτο C να συνδεθεί με το δεύτερο C αντί για το τρίτο C.

Προσδιορίστε εάν κάθε άτομο έχει τον μέγιστο αριθμό δεσμών σύμφωνα με τις σημειώσεις που έγιναν από τον περιοδικό πίνακα. Το παράδειγμα C4H10 θα είχε το πρώτο C συνδεδεμένο με το δεύτερο C με μία γραμμή, οπότε θα είχε μόνο έναν δεσμό. Το πρώτο C δεν έχει τον μέγιστο αριθμό ομολόγων. Το δεύτερο C θα συνδεόταν με το πρώτο C, το τρίτο C και το τέταρτο C, έτσι θα είχε τρεις δεσμούς. Ο δεύτερος Γ δεν θα είχε τον μέγιστο αριθμό ομολόγων. Κάθε άτομο πρέπει να προσδιοριστεί ξεχωριστά για να δει αν έχει τον μέγιστο αριθμό δεσμών.

Προσθέστε τα άτομα του στοιχείου που απαιτούν τον επόμενο μικρότερο αριθμό δεσμών στην ίδια διαδικασία όπως στα Βήματα 9-11. Το παράδειγμα C4H10 θα είχε το πρώτο C συνδεδεμένο με το δεύτερο C και τρία άτομα H. Το δεύτερο C θα συνδεόταν με το πρώτο C, το τρίτο C, το τέταρτο C και ένα άτομο Η. Το τρίτο C θα συνδεόταν με το δεύτερο C και τρία H άτομα. Το τέταρτο C θα συνδεόταν με το δεύτερο C και τρία άτομα Η.

Μετρήστε τους αριθμούς κάθε τύπου ατόμου και των δεσμών. Εάν η ένωση περιέχει τον ίδιο αριθμό κάθε τύπου ατόμου με τον αρχικό μοριακό τύπο και κάθε άτομο έχει δημιουργήσει τον μέγιστο αριθμό δεσμών, το δεύτερο ισομερές είναι πλήρες. Το παράδειγμα C4H10 θα έχει δύο πλήρη ισομερή, μια ευθεία αλυσίδα και μια διακλαδισμένη δομή.

Επαναλάβετε τα βήματα 13-18 για να δημιουργήσετε νέα ισομερή επιλέγοντας διαφορετικές τοποθεσίες για να διακλαδώσετε άτομα. Τα μήκη των κλάδων μπορεί επίσης να αλλάξουν κατά τον αριθμό των ατόμων που βρίσκονται στον κλάδο. Το παράδειγμα C4H10 έχει μόνο δύο ισομερή, επομένως θεωρείται πλήρες.

• Μολύβι
• Χαρτί

• Η απεικόνιση των ισομερών ως τρισδιάστατων αντικειμένων στο διάστημα μπορεί να είναι δύσκολη για ορισμένα άτομα. Διατίθενται μοντέλα Ball και Stick ή προγράμματα υπολογιστών για να βοηθήσουν τους ανθρώπους να κατανοήσουν τις δομές των διαφορετικών ισομερών.

  Μερικές φορές, όταν ζητείται να σχεδιάσει ένα ισομερές, έχει ήδη δοθεί ένας μοριακός τύπος, οπότε η καταμέτρηση και ο προσδιορισμός δεν είναι απαραίτητη. Εάν έχει ήδη δοθεί ένας μοριακός τύπος, παραλείψτε το Βήμα 1. Εάν δοθεί μια δομή μιας ένωσης, μην παραλείψετε το Βήμα 1 και θεωρήστε ότι η δομή είναι ένα από τα πιθανά ισομερή κατά την εξέταση των τελικών ισομερών για κατοπτρισμένες ή αναστραφείς εκδόσεις.

  Εάν μια ένωση έχει περισσότερους από δύο τύπους ατόμων που απαιτούν διαφορετικό αριθμό δεσμών, συνεχίστε να προσθέτετε από τους περισσότερους έως τους λιγότερους απαιτούμενους δεσμούς. Εάν δύο άτομα απαιτούν τον ίδιο αριθμό δεσμών, είναι αποδεκτό να προσθέσετε με οποιαδήποτε σειρά.

• Υπάρχουν πολλές εξαιρέσεις στον γενικό κανόνα της στήλης για τον αριθμό δεσμών που μπορεί να κάνει ένα άτομο ενός στοιχείου. Οι αριθμοί που παρέχονται στο βήμα 2 είναι κατευθυντήριες γραμμές, αλλά όχι συμπαγείς κανόνες και θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη μόνο για κοινά στοιχεία που χρησιμοποιούνται στο σχέδιο ισομερών αρχαρίων όπως C, H, O, N κ.λπ. Οι μαθητές πρέπει να μελετήσουν τροχιακά και κελύφη σθένους για να καταλάβουν ακριβώς πόσους δεσμούς μπορεί να δημιουργήσει κάθε στοιχείο. Τα στοιχεία πρέπει να ερευνηθούν ξεχωριστά για τον αριθμό των πιθανών δεσμών που θα μπορούσαν να δημιουργηθούν.

  Σε ένα διακλαδισμένο ισομερές, είναι εύκολο να πιστέψουμε ότι μια κατοπτρική εικόνα ενός ισομερούς είναι ένα διαφορετικό ισομερές. Εάν ένα ισομερές θα έχει την ίδια δομή όταν ανακλάται σε έναν καθρέφτη ή αναστρέφει οποιαδήποτε κατεύθυνση, τότε είναι η ίδια δομή και όχι ένα διαφορετικό ισομερές. Παρακολουθήστε τα διαφορετικά ισομερή με την αρίθμηση των ατόμων και την παρακολούθηση εάν θα μπορούσε να έχει το ίδιο σχήμα με ένα άλλο με αναστροφή ή κατοπτρισμό.

  Τα προηγμένα ισομερή θα μπορούσαν να περιέχουν σχήματα δακτυλίου και άλλα δομικά σχέδια που δεν θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη μόνο μετά την κατοχή των ισομερών ευθείας αλυσίδας και διακλαδισμένων. Μπορεί να ισχύουν διαφορετικοί κανόνες για στοιχεία σε σχήμα δακτυλίου.