Слово изомер происходит от греческих слов iso, что означает «равный», и meros, что означает «часть» или «доля». Части изомера - это атомы внутри соединения. Перечисление всех типов и количества атомов в соединении дает молекулярную формулу. Отображение того, как атомы соединяются внутри соединения, дает структурную формулу. Химики назвали изомерами соединения, состоящие из одной и той же молекулярной формулы, но с разными структурными формулами. Рисование изомера соединения - это процесс перегруппировки мест, где атомы связаны в структуре. Это похоже на штабелирование строительных блоков по-разному по следующим правилам.
Определите и подсчитайте все атомы, которые нужно нарисовать в изомерах. Это даст молекулярную формулу. Любые нарисованные изомеры будут содержать то же количество атомов каждого типа, что и в исходной молекулярной формуле соединения. Типичный пример молекулярной формулы - C4H10, что означает, что в соединении четыре атома углерода и 10 атомов водорода.
Обратитесь к периодической таблице элементов, чтобы определить, сколько связей может образовать один атом элемента. Как правило, каждый столбец может содержать определенное количество связей. Элементы в первом столбце, такие как H, могут образовывать одну связь. Элементы во втором столбце могут образовывать две связи. Столбец 13 может составлять три скрепления. Столбец 14 может составлять четыре скрепления. Столбец 15 может составлять три скрепления. Столбец 16 может образовывать две связи. Столбец 17 может составлять одну облигацию.
Обратите внимание, сколько связей может образовывать каждый тип атома в соединении. Каждый атом в изомере должен образовывать такое же количество связей, что и в другом изомере. Например, для C4H10 углерод находится в 14-м столбце, поэтому он образует четыре связи, а водород находится в первом столбце, поэтому он образует одну связь.
Возьмите элемент, который требует большего количества связей, и нарисуйте равномерно распределенный ряд этих атомов. В примере C4H10 углерод - это элемент, требующий большего количества связей, поэтому в строке будет просто повторяться буква C четыре раза.
Соедините каждый атом в ряду слева направо одной линией. В примере C4H10 будет строка, которая выглядит как C-C-C-C.
Пронумеруйте атомы слева направо. Это обеспечит использование правильного количества атомов из молекулярной формулы. Это также поможет определить структуру изомера. В примере с C4H10 буква C слева будет помечена как 1. C, прямо справа от него, будет 2. C прямо справа от 2 будет обозначен как 3, а C на дальнем правом конце будет обозначен как 4.
Считайте каждую линию между нарисованными атомами как одну связь. Пример C4H10 будет иметь 3 связи в структуре C-C-C-C.
Определите, сделал ли каждый атом максимальное количество связей в соответствии с примечаниями, сделанными в периодической таблице элементов. Подсчитайте количество связей, которые представлены линиями, соединяющими каждый из атомов в строке. В примере C4H10 используется углерод, для которого требуется четыре связи. У первого C есть одна линия, соединяющая его со вторым C, поэтому у него есть одна связь. Первый C не имеет максимального количества связей. У второго C есть одна линия, соединяющая его с первым C, и одна линия, соединяющая его с третьим C, так что у него есть две связи. Второй C также не имеет максимального количества связей. Количество связей необходимо подсчитывать для каждого атома, чтобы вы не нарисовали неправильные изомеры.
Начните добавлять атомы элемента, для которого требуется следующее наименьшее количество связей, к ранее созданному ряду связанных атомов. Каждый атом должен быть соединен с другим атомом линией, которая считается одной связью. В примере C4H10 атомом, которому требуется следующее наименьшее количество связей, является водород. Рядом с каждым C в примере будет нарисована одна H с линией, соединяющей C и H. Эти атомы можно нарисовать выше, ниже или сбоку от каждого атома в ранее нарисованной цепочке.
Снова определите, образовал ли каждый атом максимальное количество связей в соответствии с примечаниями из периодической таблицы элементов. В примере C4H10 первый C подключен ко второму C и к H. Первый C будет иметь две линии и, следовательно, только две связи. Второй C будет подключен к первому C, а третий C и H. Второй C будет иметь три линии и, следовательно, три облигации. Второй C не имеет максимального количества связей. Каждый атом необходимо исследовать отдельно, чтобы увидеть, имеет ли он максимальное количество связей. Водород образует только одну связь, поэтому каждый атом H, нарисованный одной линией, соединяющей атом C, имеет максимальное количество связей.
Продолжайте добавлять атомы в ранее нарисованную цепочку, пока каждый атом не будет иметь максимально допустимое количество связей. В примере C4H10 первый C связан с тремя атомами H, а второй C. Второй C будет соединяться с первым C, третьим C и двумя атомами H. Третий C будет соединяться со вторым C, четвертым C и двумя атомами H. Четвертый C будет соединяться с третьим C и тремя атомами H.
Подсчитайте количество атомов каждого типа в нарисованном изомере, чтобы определить, соответствует ли он исходной молекулярной формуле. Пример C4H10 будет иметь четыре атома C в ряду и 10 атомов H, окружающих ряд. Если число в молекулярной формуле совпадает с исходным числом и каждый атом образовал максимальное количество связей, то первый изомер является полным. Четыре атома углерода в ряду приводят к тому, что изомер этого типа называют изомером с прямой цепью. Прямая цепь - это один из примеров формы или структуры, которую может принимать изомер.
Начните рисовать второй изомер в новом месте, выполнив тот же процесс, что и на этапах 1-6. Второй изомер будет примером разветвленной структуры вместо прямой цепи.
Сотрите последний атом с правой стороны цепочки. Этот атом будет соединяться с другим атомом, чем в предыдущем изомере. Пример C4H10 будет иметь три атома C в ряд.
Найдите второй атом в ряду и нарисуйте последний атом, соединяющийся с ним. Это считается ветвью, потому что структура больше не образует прямую цепочку. В примере C4H10 четвертый C подключается ко второму C вместо третьего C.
Определите, имеет ли каждый атом максимальное количество связей в соответствии с примечаниями, сделанными в периодической таблице. В примере C4H10 первый C соединен со вторым C одной линией, поэтому у него будет только одна связь. Первый C не имеет максимального количества связей. Второй C будет связан с первым C, третьим C и четвертым C, так что у него будет три связи. У второго C не будет максимального количества облигаций. Каждый атом необходимо определять отдельно, чтобы увидеть, имеет ли он максимальное количество связей.
Добавьте атомы элемента, требующего наименьшего количества связей в том же процессе, что и в шагах 9-11. В примере C4H10 первый C связан со вторым C и тремя атомами H. Второй C будет связан с первым C, третьим C, четвертым C и одним атомом H. Третий C будет связан со вторым C и тремя атомами H. Четвертый C будет связан со вторым C и тремя атомами H.
Подсчитайте количество атомов и связей каждого типа. Если соединение содержит такое же количество атомов каждого типа, что и исходная молекулярная формула, и каждый атом образовал максимальное количество связей, второй изомер является полным. Пример C4H10 будет иметь два полных изомера, прямую цепь и разветвленную структуру.
Повторите шаги 13-18, чтобы создать новые изомеры, выбрав разные места для разветвления атомов. Длина ответвлений также может изменяться в зависимости от количества атомов, находящихся в ответвлении. В примере C4H10 всего два изомера, поэтому он считается законченным.
Вещи, которые вам понадобятся
- Карандаш
- Бумага
Советы
-
Некоторым людям может быть трудно визуализировать изомеры как трехмерные объекты в космосе. Существуют модели шаров и клюшек или компьютерные программы, помогающие людям понять структуру различных изомеров.
Иногда, когда просят нарисовать изомер, молекулярная формула уже приводится, поэтому подсчет и идентификация не нужны. Если молекулярная формула уже указана, пропустите шаг 1. Если дана структура соединения, не пропускайте шаг 1 и рассматривайте структуру как один из возможных изомеров при изучении конечных изомеров для зеркальных или перевернутых версий.
Если соединение имеет более двух типов атомов, для которых требуется разное количество связей, продолжайте добавлять от большинства до наименьшего количества необходимых связей. Если для двух атомов требуется одинаковое количество связей, их можно добавлять в любом порядке.
Предупреждения
-
Есть много исключений из общего правила столбца о том, сколько связей может образовывать атом элемента. Цифры, приведенные на шаге 2, являются ориентировочными, но не твердыми правилами, и их следует учитывать только для общих элементов, используемых в начальном рисовании изомеров, таких как C, H, O, N и т. Студенты должны изучить орбитали и валентные оболочки, чтобы точно понять, сколько связей может образовывать каждый элемент. Элементы следует исследовать индивидуально на предмет возможного количества возможных связей.
В разветвленном изомере легко поверить, что зеркальное отображение изомера является другим изомером. Если изомер будет иметь такую же структуру при отражении в зеркале или перевернутом направлении в любом направлении, то это такая же структура, а не другой изомер. Отслеживайте различные изомеры, нумеруя атомы и отслеживая, может ли он иметь такую же форму, как другой, путем переворачивания или зеркального отображения.
Усовершенствованные изомеры могут иметь форму кольца и другие структурные конструкции, которые не следует рассматривать до тех пор, пока не будут освоены изомеры с прямой и разветвленной цепью. Для элементов в форме кольца могут применяться другие правила.