สูตรกึ่งพัฒนายังเป็นที่รู้จักในฐานะกึ่งโครงสร้างสูตรเป็นหนึ่งในการแสดงเป็นไปได้มากที่จะได้รับการโมเลกุลของสารประกอบที่ เคมีอินทรีย์เกิดซ้ำมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในตำราวิชาการเนื่องจากมีการจัดลำดับโมเลกุลและพันธะโคเวเลนต์ที่ถูกต้อง
ซึ่งแตกต่างจากสูตรที่พัฒนาแล้วซึ่งเหมือนกับสูตรโครงสร้างสูตรนี้ไม่แสดงพันธะ CH โดยเว้นไว้เพื่อลดความซับซ้อนในการแทนค่า จากสูตรนี้ผู้อ่านทุกคนจะสามารถเข้าใจว่ากระดูกสันหลังของโมเลกุลคืออะไร แต่ไม่ใช่รูปทรงเรขาคณิตหรือลักษณะทางเคมีใด ๆ
สูตรกึ่งพัฒนา 2-methylheptane ที่มา: Gabriel Bolívar
เพื่อชี้แจงประเด็นนี้เรามีเหนือสูตรกึ่งพัฒนาของ 2 methylheptane กเคนกิ่งที่มีสูตรโมเลกุลคือ C 8 H 18และที่เชื่อฟังสูตร C ทั่วไปn H 2n + 2 สังเกตว่าสูตรโมเลกุลไม่ได้บอกอะไรเกี่ยวกับโครงสร้างในขณะที่สูตรกึ่งพัฒนาแล้วช่วยให้เราเห็นภาพว่าโครงสร้างนี้เป็นอย่างไร
นอกจากนี้โปรดทราบว่าพันธะ CH ถูกละไว้โดยเน้นเฉพาะพันธะ CC ที่ประกอบเป็นโซ่คาร์บอนหรือโครงกระดูก จะเห็นได้ว่าสำหรับโมเลกุลธรรมดาสูตรที่พัฒนาขึ้นจะเกิดขึ้นพร้อมกับสูตรควบแน่น และแม้กระทั่งกับโมเลกุล
ตัวอย่าง
มีเทน
สูตรโมเลกุลของมีเธนคือ CH 4เนื่องจากมีพันธะ CH สี่พันธะและเป็นเตตระฮีดอลในรูปทรงเรขาคณิต ข้อมูลเหล่านี้จัดทำโดยสูตรโครงสร้างที่มีเวดจ์ด้านนอกหรือด้านล่างระนาบ สำหรับก๊าซมีเทนสูตรควบแน่นจะกลายเป็น CH 4เช่นเดียวกับเชิงประจักษ์และกึ่งพัฒนา นี่เป็นสารประกอบเดียวที่เอกลักษณ์นี้เป็นจริง
สาเหตุที่สูตรกึ่งพัฒนาสำหรับมีเธนคือ CH 4เนื่องจากไม่มีการเขียนพันธะ CH มิฉะนั้นจะสอดคล้องกับสูตรโครงสร้าง
โพรเพน
สูตรกึ่งพัฒนาสำหรับโพรเพนคือ CH 3 -CH 2 -CH 3โดยมีพันธะ CC เพียงสองพันธะ โมเลกุลของมันเป็นเส้นตรงและถ้าคุณสังเกตเห็นสูตรควบแน่นของมันจะเหมือนกันทุกประการ: CH 3 CH 2 CH 3โดยมีข้อแตกต่างเพียงประการเดียวที่พันธะ CC ถูกละไว้ สำหรับโพรเพนเป็นความจริงที่ว่าทั้งสูตรกึ่งพัฒนาและสูตรควบแน่นนั้นตรงกัน
ในความเป็นจริงนี่เป็นความจริงสำหรับอัลเคนโซ่เชิงเส้นทั้งหมดตามที่จะเห็นในส่วนต่อไปนี้
บิวเทน
สูตรกึ่งพัฒนาของบิวเทนเป็น CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 สังเกตว่าสามารถเขียนในบรรทัดเดียวกันได้ สูตรนี้พูดอย่างเคร่งครัดตรงกับของ n- บิวเทนซึ่งบ่งชี้ว่าเป็นไอโซเมอร์เชิงเส้นและไม่แตกแขนง ไอโซเมอร์แบบแยกแขนง 2-methylpropane มีสูตรกึ่งพัฒนาดังต่อไปนี้:
สูตรกึ่งพัฒนาของ 2-methylpropane ที่มา: Gabriel Bolívar
คราวนี้ไม่สามารถเขียนหรือแสดงในบรรทัดเดียวกันได้อีกต่อไป ไอโซเมอร์ทั้งสองนี้ใช้สูตรโมเลกุลเดียวกัน: C 4 H 10ซึ่งไม่ได้ทำหน้าที่แยกแยะอย่างใดอย่างหนึ่งจากอีกอย่างหนึ่ง
เพนเทน
อีกครั้งที่เรามีเคนอื่น: เพ็นเทนซึ่งมีสูตรโมเลกุลคือ C 5 H 12 สูตรกึ่งพัฒนาสำหรับ n -pentane คือ CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3ง่ายต่อการแทนค่าและตีความโดยไม่จำเป็นต้องวางพันธะ CH กลุ่ม CH 3เรียกว่า methyl หรือ methyls และ CH 2คือ methylenes
เพนเทนมีไอโซเมอร์โครงสร้างแบบแยกแขนงอื่น ๆ ซึ่งสามารถมองเห็นได้ในภาพล่างที่แสดงโดยสูตรกึ่งพัฒนาตามลำดับ:
สูตรกึ่งพัฒนาของไอโซเมอร์ที่แยกย่อยทั้งสองของเพนเทน ที่มา: Gabriel Bolívar
ไอโซเมอร์คือ 2-methylbutane หรือที่เรียกว่า isopentane ในขณะเดียวกัน isomer b คือ 2,2-dimethylpropane หรือที่เรียกว่านีโอเพนเทน สูตรกึ่งพัฒนาทำให้ความแตกต่างระหว่างไอโซเมอร์ทั้งสองชัดเจน แต่ไม่ได้บอกอะไรมากว่าโมเลกุลดังกล่าวจะมีลักษณะอย่างไรในอวกาศ สำหรับสิ่งนี้จำเป็นต้องมีสูตรโครงสร้างและแบบจำลอง
เอทานอล
สูตรกึ่งพัฒนาไม่เพียง แต่ใช้สำหรับอัลเคนอัลคีนหรืออัลไคน์เท่านั้น แต่สำหรับสารประกอบอินทรีย์ทุกประเภท ดังนั้นเอทานอลซึ่งเป็นแอลกอฮอล์จึงมีสูตรกึ่งพัฒนา: CH 3 -CH 2 -OH โปรดทราบว่าขณะนี้มีการแสดงพันธะ CO แต่ไม่ใช่พันธะ OH พันธะไฮโดรเจนทั้งหมดถูกละเลย
ลิเนียร์แอลกอฮอล์เป็นตัวแทนได้ง่ายเช่นเดียวกับแอลเคน กล่าวโดยย่อ: สูตรกึ่งพัฒนาทั้งหมดสำหรับโมเลกุลเชิงเส้นนั้นเขียนง่าย
ไดเมทิลอีเทอร์
อีเธอร์ยังสามารถแสดงด้วยสูตรกึ่งพัฒนาได้ ในกรณีของอีเธอร์ dimethyl ซึ่งมีสูตรโมเลกุลเป็นซี2 H 6 O, กึ่งพัฒนาสูตร: CH 3 -O-CH 3 โปรดสังเกตว่าไดเมทิลอีเทอร์และเอทานอลเป็นไอโซเมอร์ที่มีโครงสร้างเนื่องจากมีสูตรโมเลกุลเดียวกัน (นับอะตอม C, H และ O)
cyclohexane
สูตรกึ่งพัฒนาสำหรับสารประกอบที่แตกแขนงมีความน่าเบื่อในการแสดงมากกว่าแบบเชิงเส้น แต่ยิ่งเป็นสารประกอบที่เป็นวัฏจักรเช่นไซโคลเฮกเซน สูตรโมเลกุลของมันสอดคล้องกับเฮกซีนและไอโซเมอร์โครงสร้าง: C 6 H 12เนื่องจากวงแหวนหกเหลี่ยมนับเป็นความไม่อิ่มตัว
ในการเป็นตัวแทนของไซโคลเฮกเซนวงแหวนหกเหลี่ยมจะถูกวาดที่จุดยอดของกลุ่มเมทิลีน CH 2จะอยู่ตามที่แสดงด้านล่าง:
สูตรกึ่งพัฒนาของไซโคลเฮกเซน ที่มา: Gabriel Bolívar
สูตรที่พัฒนาขึ้นสำหรับไซโคลเฮกเซนจะแสดงพันธะ CH ราวกับว่าวงแหวนมี "เสาอากาศ" ทางโทรทัศน์
กรดฟอสฟอรัส
สูตรโมเลกุลของกรดฟอสฟอรัสเป็น H 3 PO 3 สำหรับสารประกอบอนินทรีย์จำนวนมากสูตรโมเลกุลเพียงพอที่จะให้คุณทราบถึงโครงสร้าง แต่มีข้อยกเว้นหลายประการและนี่คือหนึ่งในนั้น ด้วยความจริงที่ว่า H 3 PO 3เป็นกรดสองโปรตอนสูตรกึ่งพัฒนาคือ: HPO (OH) 2
นั่นคือไฮโดรเจนตัวใดตัวหนึ่งติดอยู่กับอะตอมของฟอสฟอรัสโดยตรง แต่สูตร H 3 PO 3ยังยอมรับโมเลกุลด้วยสูตรกึ่งพัฒนา: PO (OH) 3 ในความเป็นจริงทั้งสองสิ่งที่เรียกว่า tautomers
สูตรกึ่งพัฒนาในเคมีอนินทรีย์มีความคล้ายคลึงกับสูตรควบแน่นในเคมีอินทรีย์ ในสารประกอบอนินทรีย์เนื่องจากไม่มีพันธะ CH และเนื่องจากโดยหลักการแล้วง่ายกว่าสูตรโมเลกุลจึงมักจะเพียงพอที่จะอธิบายได้ (เมื่อเป็นสารประกอบโควาเลนต์)
ความคิดเห็นทั่วไป
สูตรกึ่งพัฒนาเป็นเรื่องปกติมากเมื่อนักเรียนเรียนรู้กฎของระบบการตั้งชื่อ แต่เมื่อหลอมรวมโดยทั่วไปแล้วบันทึกทางเคมีจะอัดแน่นไปด้วยสูตรโครงสร้างแบบโครงกระดูก นั่นคือไม่เพียง แต่จะละพันธะ CH เท่านั้น แต่ยังช่วยประหยัดเวลาได้ด้วยการละเว้น C
ส่วนที่เหลือในเคมีอินทรีย์สูตรควบแน่นจะเกิดซ้ำมากกว่าสูตรกึ่งพัฒนาเนื่องจากในอดีตไม่จำเป็นต้องเขียนลิงก์เหมือนอย่างหลัง และเมื่อพูดถึงเคมีอนินทรีย์สูตรกึ่งพัฒนาเหล่านี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายน้อยกว่า
อ้างอิง
- Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
- วิกิพีเดีย (2020) สูตรกึ่งพัฒนา สืบค้นจาก: es.wikipedia.org
- Siyavula (เอสเอฟ) โครงสร้างโมเลกุลอินทรีย์ สืบค้นจาก: siyavula.com
- Jean Kim และ Kristina Bonnett (05 มิถุนายน 2562). การวาดโครงสร้างอินทรีย์ เคมี Libretexts สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
- ครูผู้สอน. MARL และ JLA (เอสเอฟ) ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับสารประกอบคาร์บอน . กู้คืนจาก: ipn.mx