Х и м и я

Органическая химия

Структурная изомерия и структурные формулы

Структурная изомерия

Среди органических соединений распространено явление изомерии. Имеется множество соединений углерода, обладающих одинаковым качественным и количественным составом и одинаковым молекулярным весом, но совершенно различными физическими, а зачастую и химическими свойствами.

Например, состав С₂Н₆О и, соответственно молекулярный вес 46,07 имеют два различных изомерных органических вещества:

1. этиловый спирт – жидкость, кипящая при 78,4 С, смешивающаяся с водой в любых соотношениях и
2. диметиловый эфир – газ, почти не растворимый в воде и существенно отличающийся от этилового спирта по химическим свойствам.

Другой пример:

Формула С₂Н₄О₂ может соответствовать как уксусной кислоте, так и гликолевому альдегиду.

Структурные формулы

Для того чтобы избежать путаницы для записи формул таких веществ используют структурные формулы.

Структурная формула — это разновидность химической формулы, графически описывающая расположение и порядок связи атомов в соединении, выраженное на плоскости. Связи в структурных формулах обозначаются валентными черточками.

Так, структурные формулы веществ, приведённых в качестве примеров выше, будут выглядеть следующим образом:

Подобное графическое изображение структурных формул довольно сложно и требует времени. Часто формулы органических соединений пишут таким образом, чтобы они давали представление о длине углеводородной цепи и о присутствующих в молекуле функциональных группах.

Выделение фунуциональных групп важно потому, что именно они во многом определяют химические свойства соединения Так, формулы вышеприведённых веществ могут быть записаны следующим образом:

1. СН₃ – О – СН₃ – диметиловый эфир,
2. С₂Н₅ – ОН – этиловый спирт (ОН - гидроксильная группа),
3. СН₃ – СООН – уксусная кислота (СООН - карбоксильная группа),
4. СН₂ОН – СНО – гликолевый альдегид (СНО - альдегидная группа).

Внешняя электронная оболочка атома углерода состоит из четырех электронов, с помощью которых он образует четыре ковалентных связи с другими атомами. С помощью простых (одинарных) ковалентных связей атом углерода может присоединить к себе четыре других атома.

Но атомы могут связываться не только одинарной, но и двойной или тройной ковалентной связьюсвязью.

В структурных формулах такие связи обозначаются двойными или тройными чёрточками. Примерами соединений с двойными и тройными связями являются этилен С₂Н₄ и ацетилен С₂Н₂: