1.7 Συντακτικοί Τύποι των Οργανικών µορίων

1.7 Συντακτικοί Τύποι των Οργανικών µορίων

Σύνταξη Η σειρά µε την οποία συνδέονται τα άτοµα ενός µορίου ονοµάζεται σύνταξη ή συνδετικότητα. Για να γραφεί η δοµή Lewis πρέπει να προσδιοριστεί η σύνταξη του µορίου.

Πώς γράφονται οι δοµές Lewis Βήµα 1: Προσδιορίζονται πειραµατικά ο µοριακός τύπος και η συνδετικότητα. Παράδειγµα: Το νιτρώδες µεθύλιο έχει µοριακό τύπο C 3 NO 2. Όλα τα υδρογόνα ενώνονται µε τον άνθρακα, και η σειρά των ατοµικών συνδέσεων είναι CONO.

Πώς γράφονται οι δοµές Lewis Βήµα 2: Μετράµε τον αριθµό των ηλεκτρονίων σθένους. Για ένα ουδέτερο µόριο αυτός ισούται µε τον αριθµό ηλεκτρονίων σθένους των συντασσοµένων ατόµων. Παράδειγµα (C 3 NO 2 ): Κάθε υδρογόνο συνεισφέρει 1 ηλεκτρόνιο σθένους. Κάθε άνθρακας συνεισφέρει 4, κάθε άζωτο 5, και κάθε οξυγόνο 6 για το σύνολο των 24.

Πώς γράφονται οι δοµές Lewis Βήµα 3: Συνδέονται τα άτοµα µε ένα οµοιοπολικό δεσµό που παριστάνεται µε µια παύλα. Παράδειγµα: Το νιτρώδες µεθύλιο έχει τη µερική δοµή: C O N O

Πώς γράφονται οι δοµές Lewis Βήµα 4: Αφαιρείται ο αριθµός των ηλεκτρονίων στους δεσµούς από τον ολικό αριθµό ηλεκτρονίων σθένους. Παράδειγµα: 24 ηλεκτρόνια σθένους 12 ηλεκτρόνια στους δεσµούς. Εποµένως, πρέπει να αποδοθούν 12 επιλέον ηλεκτρόνια.

Πώς γράφονται οι δοµές Lewis Βήµα 5: Προσθέτουµε ζεύγη ηλεκτρονίων έτσι ώστε τα άτοµα να έχουν κατά το δυνατόν 8 ηλεκτρόνια. Αρχίζουµε από το πλέον ηλεκτραρνητικό άτοµο. Παράδειγµα: Τα εναποµένοντα 12 ηλεκτρόνια στο νιτρώδες µεθύλιο προστίθενται ως 6 ζεύγη. C O N O :

Πώς γράφονται οι δοµές Lewis Βήµα 6: Εάν ένα άτοµο έχει έλλειψη οκτάδας, χρησιµοποιείστε ηλεκτρονικά ζεύγη σε γειτονικό άτοµο για να σχηµατιστεί διπλός ή τριπλός δεσµός. Παράδειγµα: Το άζωτο έχει µόνο 6 ηλεκτρόνια στη κατωτέρω δοµή. C O N O :

Πώς γράφονται οι δοµές Lewis Βήµα 6: Εάν ένα άτοµο έχει έλλειψη οκτάδας, χρησιµοποιείστε ηλεκτρονικά ζεύγη σε γειτονικό άτοµο για να σχηµατιστεί διπλός ή τριπλός δεσµός. Παράδειγµα: Όλα τα άτοµα έχουν οκτάδες σ αυτή τη δοµή Lewis. C O N O:

Πώς γράφονται οι δοµές Lewis Βήµα 7: Υπολογίστε τα τυπικά φορτία. Παράδειγµα: εν έχει κανένα από τα άτοµα τυπικό φορτίο σ αυτή τη δοµή Lewis. C O N O:

Πώς γράφονται οι δοµές Lewis Βήµα 7: Υπολογίστε τα τυπικά φορτία. Παράδειγµα: Η δοµή έχει τυπικά φορτία είναι λιγότερο σταθερή δοµή Lewis. C + O N O

Συνεπτυγµένοι συντακτικοί τύποι οµές Lewis στις οποίες παραλείπονται µερικοί (ή όλοι) οι οµοιοπολικοί δεσµοί και τα ηλεκτρονικά ζεύγη. C C C Μπορεί να συµπτυχθεί σε: : O: C 3 CC 3 or (C 3 ) 2 CO O

Τύποι γραµµικών δεσµών C 3 C 2 C 2 C C 3 εµφανίζεται ως C 3 C 2 C 2 C 2 O εµφανίζεται ως O Παραλείπονται τα σύµβολα των ατόµων. Η δοµή παριστάνεται εµφανίζοντας τους δεσµούς µεταξύ των ανθράκων και των άλλων ατόµων εκτός από το υδρογόνο. Όλα τα άτοµα εκτός του άνθρακα και του υδρογόνου ονοµάζονται ετεροάτοµα.

2 C 2 C C C Τύποι γραµµικών δεσµών Cl C 2 C 2 Εµφανίζεται ως Παραλείπονται τα σύµβολα των ατόµων. Η δοµή παριστάνεται εµφανίζοντας τους δεσµούς µεταξύ των ανθράκων και των άλλων ατόµων εκτός από το υδρογόνο. Όλα τα άτοµα εκτόςτουάνθρακα και του υδρογόνου ονοµάζονται ετεροάτοµα. Cl

1.8 Συντακτικά ισοµερή

Συντακτικά ισοµερή Τα ισοµερήι είναι διαφορετικές ενώσεις που έχουν τον ίδιο µοριακό τύπο. Συντακτικά ισοµερή είναι τα ισοµερή που διαφέρουν στη σειρά σύνδεσης των ατόµων. Ένας παλαιότερος όρος για τα συντακτικά ισοµερή είναι δοµικά ισοµερή.

Μια ιστορική σηµείωση N 4 OCN Κυανικό αµµώνιο O 2 NCN 2 Ουρία Το 1823 ο Friedrich Wöhler ανακάλυψε ότι το κυανικό αµµώνιο όταν διαλύεται στο ζεστό νερό, µετατρέπεται σε ουρία. Το κυανικό αµµώνιο και η ουρία είναι συντακτικά ισοµερή του τύπου C 4 N 2 O. Το κυανικό αµµώνιο είναι ανόργανο. Η ουρία είναι οργανική. Ο Wöhler αναγνωρίζεται για τη πρωτοποριακή συνεισφορά του η οποία βοήθησε στη απόρριψη της βιταλιστικής θεωρίας.

Παραδείγµατα συντακτικών ισοµερών C O: N+ : O : Νιτροµεθάνιο C O N O: Νιτρώδες µεθύλιο Και τα δυο έχουν τον ίδιο µοριακό τύπο C 3 NO 2 αλλά τα άτοµα συνδέονται µε διαφορετική σειρά.

1.9 Συντονισµός

Συντονισµός υο ή περισσότερες δοµές Lewis µπορούν να γραφούν για ωρισµένες ενώσεις (ή ιόντα)

οµές συντονισµού του νιτρώδους µεθυλίου Στιò δυο δοìýò που ακολουθοýν οι ατοìικýò θýσειò εßναι ßδιεò αλλü διαφýρουν οι θýσειò των ìη δεσìικþν ηλεκτρονßων C O N O: περισσότερο σταθερή δοµή Lewis + C O N O : Λιγότερο σταθερή δοµή Lewis

οµές συντονισµού του νιτρώδους µεθυλίου ίδιες ατοµικές θέσεις ιαφέρουν στις ηλεκτρονικές θέσεις + C O N O : C O N O: περισσότερο σταθερή δοµή Lewis Λιγότερο σταθερή δοµή Lewis

Γιατί γράφουµε δοµές συντονισµού; Τα ηλεκτρόνια στα µόρια αποεντοπίζονται συχνά µεταξύ δύο ή περισσοτέρων ατόµων. Τα ηλεκτρόνια σε µια απλή δοµή Lewis αποδίδονται σε ωρισµένα άτοµα. Μια απλή δοµή Lewis είναι ανεπαρκής για να δείξη τον ηλεκτρονικό αποεντοπισµό. Συνδυασµός δοµών συντονισµού απεικονίζει καλύτερα την ηλεκτρονική κατανοµή.

Παράδειγµα Όζον (O 3 ) Η δοµή Lewis του όζοντος δείχνει ένα διπλό δεσµό και ένα απλό O + O O Αναµενόµενο: ένας δεσµός µικρού µήκους και ένας µεγάλος Πραγµατικότητα: Οι δεσµοί είναι ίσου µήκους (128 pm)

Παράδειγµα Όζον (O 3 ) Η δοµή Lewis του όζοντος δείχνει ένα διπλό δεσµό και ένα απλό O + O O Συντονισµός: + O O O O O + O

Κανόνες απεικόνισης και ερµηνείας δοµών συντονισµού Οι µεµονωµένες δοµές συντονισµού είναι φανταστικές και όχι πραγµατικές. Η πραγµατική δοµή αποτελεί ένα υβρίδιο δοµών συντονισµού, όλων των διαφορετικών δοµών. Οι δοµές συντονισµού διαφέρουν µόνο στην κατανοµή των π ή των µη δεσµικών ηλεκτρονίων τους. Ούτε η θέση, ούτε ο υβριδισµός των ατόµων µεταβάλλεται από τη µια δοµή συντονισµού στην άλλη. Μεταβάλλονται µόνο οι θέσεις των ηλεκτρονίων π στον διπλό δεσµό και των µη δεσµικών ηλεκτρονίων στο µονήρες ζεύγος C C. O.. O. Äιπλüò δεσìüò C C. O. O. ΜονÞρεò ζεýγοò Äιπλüò δεσìüò ΜονÞρεò ζεýγοò Οι διαφορετικές δοµές µιας ένωσης δεν είναι απαραίτητα ισοδύναµες. Όταν δυο δοµές συντονισµού είναι µη ισοδύναµες, η πραγµατική δοµή του υβριδίου συντονισµού βρίσκεται πλησιέστερα στη περισσότερο σταθερή δοµή συντονισµού παρά στη λιγότερο σταθερή.

Παράδειγµα C C. O. C ισχυρþ βüση C C. O. C C C Ακετüνη Ανιüν ακετüνηò (δυο δοìýò συντονισìοý). O. C Το ανιüν ακετüνηò που δηìιουργεßται Ýχει δυο δοìýò συντονισìοý: η ìια περιýχει Ýνα διπλü δεσìü Üνθρακα-οξυγüνου και η Üλλη Ýνα διπλü δεσìü Üνθρακα-Üνθρακα. Οι δυο δοµές δεν είναι ισοδύναµες, αλλά συνεισφέρουν στο συνολικό υβρίδιο συντονισµού. Επειδή οι δυο δοµές δεν είναι ισοδύναµες, η πραγµατική δοµή βρίσκεται πλησιέστερα στη περισσότερο σταθερή, δηλαδή εκείνη που έχει το αρνητικό φορτίο εντοπισµένο πάνω στο άτοµο του οξυγόνου (είναι πιο ηλεκτραρνητικό από τον άνθρακα). Οι δοµές συντονισµού θα πρέπει να είναι ορθές δοµές Lewis και να υπακούουν στους τυπικούς κανόνες διατήρησης του σθένους. Σε κάθε δοµή συντονισµού ισχύει ο κανόνας της οκτάδας. Το υβρίδιο συντονισµού είναι περισσότερο σταθερό από οποιαδήποτε µεµονωµένη δοµή συντονισµού. Ο συντονισµός οδηγεί σε µεγαλύτερη σταθερότητα του µορίου και όσο περισσότερες είναι οι δοµές συντονισµού τόσο πιο σταθερή είναι η ένωση.