Reprezentarea structurii moleculelor organice

Lucrul care ridică cele mai multe probleme în chimia organică este notația și nomenclatura sau denumirea folosită. În acest video, dar și în următoarele, doresc să mă asigur că avem o bază solidă în notarea și nomenclatura compușilor sau în felul în care denumim substanțe, iar restul nu va mai fi atât de dificil. Începem cu o mică recapitulare din chimia obișnuită, dacă am un lanț de atomi de carbon, chimia organică ocupându-se mult de lanțuri de atomi de carbon. Voi desena un lanț cu doar un carbon, deci e cam nepotrivit să îl numim lanț, iar acest atom are patru electroni de valență, dar vrea să ajungă la opt. Opt e numărul magic despre care am învățat în celelalte lecții. Pentru toate moleculele, aceasta e structura stabilă, cred că știți asta. Un bun partener de legare e hidrogenul. Carbonul are patru electroni de valență, hidrogenul are doar unul, deci ei pot pune ăn comun doar un electron și astfel ambii ar fi mulțumiți. Am spus că opt e numărul magic pentru toate elementele cu excepția hidrogenului și a heliului. Ambii sunt fericiți, deoarece încearcă să își completeze doar orbitalul 1s, deci numărul magic pentru ei este doi. Așadar, toți atomii de hidrogen simt că au acum doi electroni. Carbonul simte că are opt. Avem mai multe moduri de a scrie asta. O poți scrie așa, văzând clar electronii sau ai putea desena mici linii. Deci aș putea scrie altfel această moleculă numită metan, dar vom discuta mai târziu de ce se numește metan. Pot scrie aceasta astfel: un carbon legat de patru atomi de hidrogen. După felul în care am scris legăturile îți poți imagina că fiecare are doi electroni unul de la carbon și unul de la hidrogen. Hai să lucrăm și cu catene mai mari. Să luăm o catenă cu doi atomi de carbon. De fapt, haideți una cu trei atomi de carbon. Dacă aș desena totul explicit, catena ar arăta așa. Un carbon cu 1,2,3,4 electroni. Apoi un alt carbon aici, pe care îl desenez cu o altă nuanță de galben. Deci acesta are 1 2,3,4 electroni. Iar ultimul carbon îl fac în prima nuanță. Încă un carbon, deci o catenă de trei atomi de carbon. Acesta are tot patru electroni de valență. Acum, rămân electroni nepereche și, dacă nu e specificat, ei vor face o legătură cu H. Hai să desenăm atomii de hidrogen. Avem unul aici, altul aici, încă unul aici, aici altul, un alt hidrogen aici, unul aici, aproape gata, apoi un H aici și unul aici. Remarcați că, în această structură, avem trei atomi de carbon. Fiecare a putut forma patru legături. Acest atom are legături cu trei hidrogeni și un carbon. Acesta are două legături cu H și două cu atomi de carbon. Iar acesta are trei legături cu H și apoi una cu acest carbon de aici. Iar aceasta e o formulă structurală corectă, însă a fost cam greu de desenat toți electronii de valență. Practic, vom vedea că, cel puțin în acest caz, putem găsi moduri mai simple de a reprezenta molecula. Putem face asta cu linii, cam în acest fel. Avem C, C, C, aceștia fiind legați de hidrogeni. Nu vei vedea aproape niciodată o formulă scrisă așa, ar fi o nebunie. Hidrogen, hidrogen. Durează prea mult. Te poate chiar încurca, adică poate fi neclar de cine aparțin electronii. Nu am scrisă cât de clar aș fi putut. Acesta are doi electroni puși în comun cu acești atomi. Sper că a fost clar. Dacă am fi desenat asta cu linii, ar arăta așa. E ceva mai îngrijit, mai rapid de desenat, conține aceeași idee ca cea de aici. Vom detalia mai târziu, însă această catenă se numește propan. Hai să scriu denumirile. Acesta e metan. Vei vedea o anumită regulă, vei vedea motivul acest denumiri curând. Acesta e metan, iar acesta propan. Există un mod și mai simplu de a scrie propanul. Îl poți scrie așa. În loc să desenezi aceste legături, poți spune că această parte de aici poate fi scrisă ca CH3, deci avem un CH3 legat de un CH2, acesta e un CH2, iar el e legat de un alt CH3. E important că, indiferent de notație, cât timp găsești formula structurală corectă, există acest ultim CH3. Indiferent că ai asta, asta sau asta, vei știi care e formula structurală. Poți desena oricare dintre acestea folosindu-te de celelalte. Există un mod și mai simplu de a scrie asta. Poți scrie așa. Voi folosi o altă culoare. Putem scrie așa: avem trei atomi de carbon unu, doi, trei. Pare mult prea ușor, iar tu te poți întreba: cum asta are aceleași informații ca celelalte moduri mai complicate? Păi, în chimia organică, aceasta se numește o formulă graf. E cel mai simplu și mai folositor mod de a arăta catene de carboni sau de a reprezenta molecule. Pe măsură ce moleculele devin mai complicate, fiind greu să desenezi toți H, vei folosi aceste formule, știind că fiecare capăt de linie este un atom de carbon. Deci dacă vezi ceva de genul acesta, știi că avem un carbon aici, unul aici și un altul aici. Și știi că atomul de carbon face patru legături, aici nu se schimbă nimic. Toți atomii de carbon formează patru legături, deci acesta de aici are deja două legături, așadar celelalte două legături vor fi cu atomi de hidrogen. Dacă nu sunt desenați, tu trebuie să știi că există și hidrogeni. Acest carbon are o legătură, celelalte trei for fi cu hidrogen. La fel și acest carbon. Așadar, doar desenând această formulă graf, am reprezentat aceeași informație ca în celelalte desene. Le vei întâlni des. Ele fac lucrurile mai ușoare. Și uneori vezi lucruri combinate. Cineva poate desena așa, un CH3, apoi ceva de genul acesta, combinând formula graf cu scrierea moleculei pe baza grupelor CH3 de la capete, știind deja că ai un CH2 la interior. Presupui că acest punct de aici e un C legat de doi atomi de hidrogen. Toate acestea sunt moduri corecte de a desena formula structurală a acestor catene de atomi de carbon.