Jak rysować izomery

Zidentyfikuj i policz wszystkie atomy, które mają zostać narysowane w izomerach. To da wzór cząsteczkowy. Wszelkie narysowane izomery będą zawierać tę samą liczbę każdego typu atomu znajdującego się w oryginalnym wzorze cząsteczkowym związku. Typowym przykładem wzoru cząsteczkowego jest C4H10, co oznacza, że ​​związek zawiera cztery atomy węgla i 10 atomów wodoru.

Odwołaj się do układu okresowego pierwiastków, aby określić, ile wiązań może utworzyć jeden atom pierwiastka. Ogólnie rzecz biorąc, każda kolumna może zawierać określoną liczbę wiązań. Elementy w pierwszej kolumnie, takie jak H, mogą tworzyć jedno wiązanie. Elementy w drugiej kolumnie mogą tworzyć dwa wiązania. Kolumna 13 może tworzyć trzy wiązania. Kolumna 14 może tworzyć cztery wiązania. Kolumna 15 może tworzyć trzy wiązania. Kolumna 16 może tworzyć dwa wiązania. Kolumna 17 może tworzyć jedno wiązanie.

Zwróć uwagę, ile wiązań może tworzyć każdy typ atomu w związku. Każdy atom w izomerze musi tworzyć taką samą liczbę wiązań, jak w innym izomerze. Na przykład dla C4H10 węgiel znajduje się w 14 kolumnie, więc utworzy cztery wiązania, a wodór w pierwszej kolumnie, więc utworzy jedno wiązanie.

Weź element, który wymaga więcej wiązań i narysuj równomiernie rozmieszczony rząd tych atomów. W przykładzie C4H10 węgiel jest pierwiastkiem wymagającym większej liczby wiązań, więc wiersz miałby po prostu czterokrotnie powtórzoną literę C.

Połącz każdy atom w rzędzie od lewej do prawej za pomocą jednej linii. Przykład C4H10 miałby wiersz, który wyglądałby jak C-C-C-C.

Ponumeruj atomy od lewej do prawej. Zapewni to użycie prawidłowej liczby atomów ze wzoru cząsteczkowego. Pomoże to również w identyfikacji struktury izomeru. W przykładzie C4H10 litera C po lewej stronie będzie oznaczona jako 1. C bezpośrednio na prawo od niego to 2. C bezpośrednio po prawej stronie 2 będzie oznaczone jako 3, a C na skrajnym prawym końcu będzie oznaczone jako 4.

Policz każdą linię między narysowanymi atomami jako jedno wiązanie. Przykład C4H10 miałby 3 wiązania w strukturze C-C-C-C.

Określ, czy każdy atom wykonał maksymalną liczbę wiązań zgodnie z notatkami z układu okresowego pierwiastków. Policz liczbę wiązań reprezentowanych przez linie łączące każdy z atomów w rzędzie. Przykład C4H10 wykorzystuje węgiel, który wymaga czterech wiązań. Pierwszy C ma jedną linię łączącą go z drugim C, więc ma jedno wiązanie. Pierwsze C nie ma maksymalnej liczby wiązań. Drugi C ma jedną linię łączącą go z pierwszym C i jedną linię łączącą go z trzecim C, więc ma dwa wiązania. Drugie C również nie ma maksymalnej liczby wiązań. Liczba wiązań musi być obliczona dla każdego atomu, aby zapobiec rysowaniu nieprawidłowych izomerów.

Rozpocznij dodawanie atomów pierwiastka, które wymagają kolejnej najmniejszej liczby wiązań, do wcześniej utworzonego rzędu połączonych atomów. Każdy atom będzie musiał być połączony z innym atomem linią, która liczy się jako jedno wiązanie. W przykładzie z C4H10 atomem, który wymaga następnej najmniejszej liczby wiązań, jest wodór. Każde C w tym przykładzie miałoby jeden H narysowany obok siebie z linią łączącą C i H. Atomy te można narysować powyżej, poniżej lub z boku każdego atomu we wcześniej narysowanym łańcuchu.

Określ ponownie, czy każdy atom wykonał maksymalną liczbę wiązań zgodnie z notatkami z układu okresowego pierwiastków. Przykład C4H10 miałby połączenie pierwszego C z drugim C i H. Pierwszy C miałby dwie linie, a zatem miałby tylko dwa wiązania. Drugie C byłoby połączone z pierwszym C, a trzecie C i H. Drugi C miałby trzy linie, a zatem trzy wiązania. Drugie C nie ma maksymalnej liczby wiązań. Każdy atom należy zbadać osobno, aby sprawdzić, czy ma maksymalną liczbę wiązań. Wodór tworzy tylko jedno wiązanie, więc każdy atom H narysowany jedną linią łączącą z atomem C ma maksymalną liczbę wiązań.

Kontynuuj dodawanie atomów do wcześniej narysowanego łańcucha, aż każdy atom będzie miał maksymalną dozwoloną liczbę wiązań. W przykładzie z C4H10 pierwsze C połączone byłoby z trzema atomami H, a drugie C. Drugi C połączyłby się z pierwszym C, trzecim C i dwoma atomami H. Trzeci C połączyłby się z drugim C, czwartym C i dwoma atomami H. Czwarty C łączyłby się z trzecim C i trzema atomami H.

Policz liczbę każdego typu atomu w narysowanym izomerze, aby określić, czy pasuje on do oryginalnego wzoru cząsteczkowego. Przykład C4H10 miałby cztery atomy C w rzędzie i 10 atomów H otaczających rząd. Jeśli liczba we wzorze cząsteczkowym jest zgodna z pierwotną liczbą, a każdy atom utworzył maksymalną liczbę wiązań, oznacza to, że pierwszy izomer jest kompletny. Cztery atomy C w rzędzie powodują, że ten typ izomeru nazywa się izomerem o prostym łańcuchu. Prosty łańcuch to jeden z przykładów kształtu lub struktury, jaką może przyjąć izomer.

Rozpocznij rysowanie drugiego izomeru w nowej lokalizacji, wykonując ten sam proces, co w krokach 1-6. Drugi izomer będzie przykładem struktury rozgałęzionej zamiast prostego łańcucha.

Wymaż ostatni atom po prawej stronie łańcucha. Ten atom połączy się z innym atomem niż w poprzednim izomerze. Przykład C4H10 miałby trzy atomy węgla z rzędu.

Znajdź drugi atom w rzędzie i narysuj ostatni łączący się z nim atom. Jest to uważane za gałąź, ponieważ struktura nie tworzy już prostego łańcucha. W przykładzie C4H10 czwarta litera C łączyłaby się z drugą literą C zamiast trzeciego C.

Określ, czy każdy atom ma maksymalną liczbę wiązań zgodnie z notatkami z układu okresowego. Przykład C4H10 miałby pierwsze C połączone z drugim C jedną linią, więc miałoby tylko jedno wiązanie. Pierwsze C nie ma maksymalnej liczby wiązań. Drugi C byłby połączony z pierwszym C, trzecim C i czwartym C, więc miałby trzy wiązania. Drugie C nie miałoby maksymalnej liczby wiązań. Każdy atom należy określić osobno, aby sprawdzić, czy ma maksymalną liczbę wiązań.

Dodaj atomy pierwiastka wymagającego następnej najmniejszej liczby wiązań w tym samym procesie, co w krokach 9-11. W przykładzie z C4H10 pierwszy atom C byłby połączony z drugim atomem C i trzema atomami H. Drugi atom C byłby połączony z pierwszym atomem C, trzecim C, czwartym C i jednym atomem H. Trzeci C byłby połączony z drugim atomem C i trzema atomami H. Czwarty C byłby połączony z drugim atomem C i trzema atomami H.

Policz numery każdego typu atomu i wiązań. Jeśli związek zawiera taką samą liczbę każdego typu atomu, jak oryginalny wzór cząsteczkowy, a każdy atom ma maksymalną liczbę wiązań, drugi izomer jest kompletny. Przykład C4H10 miałby dwa kompletne izomery, prosty łańcuch i rozgałęzioną strukturę.

Powtórz kroki 13-18, aby utworzyć nowe izomery, wybierając różne lokalizacje do rozgałęzienia atomów. Długości gałęzi mogą się również zmieniać w zależności od liczby atomów znajdujących się w gałęzi. Przykład C4H10 ma tylko dwa izomery, więc uważa się go za kompletny.

• Ołówek
• Papier

• Wizualizacja izomerów jako trójwymiarowych obiektów w przestrzeni może być dla niektórych osób trudna. Dostępne są modele kulek i patyków lub programy komputerowe, które pomagają ludziom zrozumieć strukturę różnych izomerów.

  Czasami poproszony o narysowanie izomeru podaje się już wzór cząsteczkowy, więc liczenie i identyfikacja nie jest konieczna. Jeśli wzór cząsteczkowy jest już podany, pomiń krok 1. Jeśli podano strukturę związku, nie pomijaj kroku 1 i rozważ strukturę jako jeden z możliwych izomerów podczas badania końcowych izomerów pod kątem wersji lustrzanych lub odwróconych.

  Jeśli związek ma więcej niż dwa rodzaje atomów, które wymagają różnej liczby wiązań, kontynuuj dodawanie od większości do najmniej wymaganych wiązań. Jeśli dwa atomy wymagają tej samej liczby wiązań, dopuszczalne jest dodawanie w dowolnej kolejności.

• Istnieje wiele wyjątków od ogólnej reguły kolumnowej określającej, ile wiązań może tworzyć atom pierwiastka. Liczby podane w kroku 2 są wskazówkami, ale nie solidnymi regułami i należy je brać pod uwagę tylko w przypadku wspólnych elementów używanych w rysowaniu izomerów dla początkujących, takich jak C, H, O, N itp. Uczniowie muszą zbadać orbitale i powłoki walencyjne, aby dokładnie zrozumieć, ile wiązań może utworzyć każdy element. Elementy należy badać indywidualnie pod kątem ilości możliwych do wykonania wiązań.

  W rozgałęzionym izomerze łatwo jest uwierzyć, że lustrzane odbicie izomeru jest innym izomerem. Jeśli izomer miałby taką samą strukturę po odbiciu w lustrze lub odwróceniu w dowolnym kierunku, to jest to ta sama struktura, a nie inny izomer. Śledź różne izomery, numerując atomy i monitorując, czy mogą one mieć ten sam kształt co inne, poprzez odwracanie lub odbijanie.

  Zaawansowane izomery mogą zawierać kształty pierścieni i inne projekty strukturalne, których nie należy brać pod uwagę, dopóki nie zostaną opanowane izomery prostołańcuchowe i rozgałęzione. W przypadku elementów w kształcie pierścieni mogą obowiązywać inne zasady.