Slovo izomér pochádza z gréckych slov iso, čo znamená „rovný“ a meros, čo znamená „časť“ alebo „podiel“. Časti izoméru sú atómy v zlúčenine. Ak uvedieme všetky typy a počty atómov v zlúčenine, získa sa molekulárny vzorec. Ukážka, ako sa atómy spájajú v zlúčenine, dáva štruktúrny vzorec. Chemici pomenovali zlúčeniny pozostávajúce z rovnakého molekulárneho vzorca, ale odlišného štruktúrneho izoméru. Kreslenie izoméru zlúčeniny je proces zmeny usporiadania miest, kde sú v štruktúre viazané atómy. Je to podobné ako skladanie stavebných blokov do rôznych usporiadaní podľa nasledujúcich pravidiel.
Identifikujte a spočítajte všetky atómy, ktoré sa majú v izoméroch zachytiť. Takto sa získa molekulárny vzorec. Všetky získané izoméry budú obsahovať rovnaký počet každého typu atómu, aký sa nachádza v pôvodnom molekulárnom vzorci zlúčeniny. Bežným príkladom molekulárneho vzorca je C4H10, čo znamená, že v zlúčenine sú štyri atómy uhlíka a 10 atómov vodíka.
Podľa periodickej tabuľky prvkov určte, koľko väzieb môže jeden atóm prvku vytvoriť. Spravidla môže každý stĺpec vytvoriť určitý počet dlhopisov. Prvky v prvom stĺpci, ako napríklad H, môžu vytvárať jednu väzbu. Prvky v druhom stĺpci môžu vytvárať dve väzby. Stĺpec 13 môže vytvoriť tri väzby. Stĺpec 14 môže vytvoriť štyri väzby. Stĺpec 15 môže vytvoriť tri väzby. Stĺpec 16 môže vytvoriť dve väzby. Stĺpec 17 môže vytvoriť jednu väzbu.
Všimnite si, koľko väzieb môže každý typ atómu v zlúčenine vytvoriť. Každý atóm v izoméri musí vytvárať rovnaký počet väzieb, aký vytvoril v inom izoméri. Napríklad pre C4H10 je uhlík v 14. stĺpci, takže vytvorí štyri väzby a vodík je v prvom stĺpci, takže vytvorí jednu väzbu.
Vezmite prvok, ktorý vyžaduje vytvorenie väčšieho počtu väzieb, a nakreslite rovnomerne rozložený rad týchto atómov. V príklade C4H10 je uhlík prvkom vyžadujúcim viac väzieb, takže v rade by sa písmeno C jednoducho opakovalo štyrikrát.
Spojte každý atóm v rade zľava doprava jedným riadkom. Príklad C4H10 by mal riadok, ktorý vyzeral ako C-C-C-C.
Číslujte atómy zľava doprava. To zabezpečí, že sa použije správny počet atómov z molekulárneho vzorca. Pomôže tiež pri identifikácii štruktúry izoméru. Príklad C4H10 by mal C na ľavej strane označené ako 1. Priame pravé C by bolo 2. C vpravo napravo od 2 by bolo označené ako 3 a C na pravom konci by bolo označené ako 4.
Spočítajte každú čiaru medzi nakreslenými atómami ako jednu väzbu. Príklad C4H10 by mal 3 väzby v štruktúre C-C-C-C.
Podľa poznámok z periodickej tabuľky prvkov určite, či každý atóm vytvoril maximálny počet väzieb. Spočítajte počet väzieb, ktoré sú reprezentované čiarami spájajúcimi každý z atómov v rade. Príklad C4H10 používa uhlík, ktorý vyžaduje štyri väzby. Prvý C má jeden riadok spájajúci ho s druhým C, takže má jednu väzbu. Prvý C nemá maximálny počet dlhopisov. Druhá C má jednu líniu spájajúcu ju s prvým C a jednu líniu spájajúcu ju s tretím C, takže má dve väzby. Ani druhé C nemá maximálny počet dlhopisov. Počet väzieb musí byť spočítaný pre každý atóm, aby ste zabránili tomu, aby ste nakreslili nesprávne izoméry.
Začnite pridávať atómy prvku, ktoré vyžadujú najbližší najmenší počet väzieb, do predtým vytvoreného radu spojených atómov. Každý atóm bude musieť byť pripojený k inému atómu čiarou, ktorá sa počíta ako jedna väzba. V príklade C4H10 je atómom, ktorý vyžaduje najbližší najmenší počet väzieb, vodík. Každé C v príklade by malo mať blízko seba nakreslené jedno H s čiarou spájajúcou C a H. Tieto atómy môžu byť nakreslené nad, pod alebo na bočnú stranu každého atómu v predtým nakreslenom reťazci.
Znovu určte, či každý atóm vytvoril maximálny počet väzieb podľa poznámok z periodickej tabuľky prvkov. Príklad C4H10 by mal prvý C pripojený k druhému C a k H. Prvý C by mal dva riadky a mal by teda iba dve väzby. Druhé C by bolo spojené s prvým C a tretie C a H. Druhá C by mala tri riadky a teda tri väzby. Druhá C nemá maximálny počet dlhopisov. Každý atóm musí byť preskúmaný osobitne, aby sa zistilo, či má maximálny počet väzieb. Vodík vytvára iba jednu väzbu, takže každý atóm H nakreslený jednou čiarou spájajúcou s atómom C má maximálny počet väzieb.
Pokračujte v pridávaní atómov do predtým nakresleného reťazca, kým každý atóm nemá maximálny povolený počet väzieb. Príklad C4H10 by mal prvý C pripojený k trom atómom H a druhý C. Druhé C by sa pripojilo k prvému C, tretie C a dva atómy H. Tretie C by sa pripojilo k druhému C, štvrtému C a dvom atómom H. Štvrtý C by sa spájal s tretím C a tromi atómami H.
Spočítajte počet jednotlivých typov atómov v nakreslenom izoméri a zistite, či sa zhodujú s pôvodným molekulárnym vzorcom. Príklad C4H10 by mal štyri atómy C v rade a 10 atómov H obklopujúcich rad. Ak sa počet v molekulárnom vzorci zhoduje s pôvodným počtom a každý atóm vytvoril maximálny počet väzieb, potom je prvý izomér úplný. Štyri atómy uhlíka v rade spôsobujú, že sa tento typ izoméru nazýva izomér s priamym reťazcom. Priamy reťazec je jedným príkladom tvaru alebo štruktúry, ktoré môže mať izomér.
Rovnakým postupom ako v krokoch 1-6 začnite kresliť druhý izomér na novom mieste. Druhý izomér bude príkladom rozvetvenej štruktúry namiesto priameho reťazca.
Vymažte posledný atóm na pravej strane reťazca. Tento atóm sa pripojí k inému atómu, ako tomu bolo v predchádzajúcom izoméri. Príklad C4H10 by mal tri atómy uhlíka za sebou.
Nájdite druhý atóm v rade a nakreslite posledný pripojený atóm. Toto sa považuje za vetvu, pretože štruktúra už netvorí priamy reťazec. Príklad C4H10 by mal štvrté C pripojené k druhému C namiesto tretieho C.
Podľa poznámok z periodickej tabuľky určite, či má každý atóm maximálny počet väzieb. Príklad C4H10 by mal prvý C pripojený k druhému C jedným riadkom, takže by mal iba jednu väzbu. Prvý C nemá maximálny počet dlhopisov. Druhé C by bolo spojené s prvým C, tretie C a štvrté C, takže by malo tri väzby. Druhá C by nemala maximálny počet dlhopisov. Každý atóm musí byť určený samostatne, aby sa zistilo, či má maximálny počet väzieb.
Rovnakým spôsobom ako v krokoch 9-11 pridajte atómy prvku, ktorý vyžaduje najbližší najmenší počet väzieb. Príklad C4H10 by mal prvý C pripojený k druhému C a trom atómom H. Druhý C by bol pripojený k prvému C, tretí C, štvrtý C a jeden atóm H. Tretie C by bolo spojené s druhým C a tromi atómami H. Štvrtý C by bol spojený s druhým C a tromi atómami H.
Spočítajte počet jednotlivých typov atómov a väzieb. Ak zlúčenina obsahuje rovnaký počet každého typu atómu ako pôvodný molekulárny vzorec a každý atóm vytvoril maximálny počet väzieb, je druhý izomér úplný. Príklad C4H10 by mal dva úplné izoméry, priamy reťazec a rozvetvenú štruktúru.
Opakujte kroky 13 - 18 a vytvorte nové izoméry výberom rôznych miest na rozvetvenie atómov. Dĺžky vetiev sa môžu meniť aj podľa počtu atómov nachádzajúcich sa vo vetve. Príklad C4H10 má iba dva izoméry, takže sa považuje za úplný.
Veci, ktoré budete potrebovať
- Ceruzka
- Papier
Tipy
-
Vizualizácia izomérov ako trojrozmerných objektov vo vesmíre môže byť pre niektorých jedincov náročná. K dispozícii sú modely s guľkami a tyčinkami alebo počítačové programy, ktoré pomáhajú ľuďom pochopiť štruktúru rôznych izomérov.
Niekedy, keď je niekto vyzvaný na nakreslenie izoméru, je už daný molekulárny vzorec, takže počítanie a identifikácia nie sú potrebné. Ak je už daný molekulárny vzorec, preskočte krok 1. Ak je daná štruktúra zlúčeniny, nevynechajte krok 1 a pri skúmaní konečných izomérov pre zrkadlové alebo prevrátené verzie považujte štruktúru za jeden z možných izomérov.
Ak má zlúčenina viac ako dva typy atómov, ktoré vyžadujú rozdielny počet väzieb, pokračujte v pridávaní od najviac po najmenej potrebných väzieb. Ak dva atómy vyžadujú rovnaký počet väzieb, je prijateľné ich pridať v ľubovoľnom poradí.
Varovania
-
Existuje všeobecné výnimky zo všeobecného pravidla pre stĺpec, koľko väzieb môže atóm prvku vytvoriť. Čísla uvedené v kroku 2 sú iba usmerneniami, ale nie pevnými pravidlami, a mali by sa brať do úvahy iba pre bežné prvky používané pri kreslení izomérov začiatočníkov, ako sú C, H, O, N atď. Študenti musia študovať orbitaly a valenčné mušle, aby presne pochopili, koľko väzieb môže každý prvok vytvoriť. Prvky by sa mali individuálne skúmať z hľadiska počtu možných väzieb, ktoré by sa dali vytvoriť.
V rozvetvenom izoméri je ľahké veriť, že zrkadlovým obrazom izoméru je iný izomér. Ak by mal izomér rovnakú štruktúru, keď by sa odrážal v zrkadle alebo otočil akýmkoľvek smerom, potom by mal rovnakú štruktúru a nebol by odlišným izomérom. Sledujte rôzne izoméry očíslovaním atómov a sledovaním, či by mohol mať rovnaký tvar ako iný, otočením alebo zrkadlením.
Pokročilé izoméry môžu obsahovať kruhové tvary a ďalšie štruktúrne vzory, o ktorých by sa malo uvažovať, až keď si osvojíte priame a rozvetvené izoméry. Pre prvky v tvaroch krúžkov môžu platiť odlišné pravidlá.