The rumus struktur adalah representasi grafis dari ikatan molekul, shedding cahaya pada struktur sekali ditentukan dengan metode spektroskopi. Ini adalah cara yang paling spesifik ketika mengacu pada senyawa tertentu, dan bukan pada beberapa isomer yang berhubungan dengan rumus molekul yang sama.
Misalnya, butana, C 4 H 10 , memiliki dua isomer: n-butana (linier) dan 2-metil-propana (bercabang). Rumus molekul tidak membedakan salah satu dari keduanya; Sedangkan jika kita menggunakan rumus struktur, akan terlihat persis bahwa yang satu linier dan yang lainnya bercabang.
Rumus struktural memungkinkan untuk meneliti struktur molekul senyawa. Sumber: Pixabay.
Menggunakan rumus struktur memudahkan untuk memahami perubahan yang dialami molekul selama reaksi kimia; tautan mana yang rusak, bagaimana strukturnya dimodifikasi dalam proses dan pada akhirnya. Belajar membaca rumus-rumus ini sama dengan memprediksi sifat-sifat molekul secara dangkal.
Rumus struktur adalah representasi 2D, meskipun dapat menunjukkan beberapa aspek tiga dimensi dan geometris. Semakin banyak struktur suatu senyawa diselidiki, semakin halus dan tepat rumus strukturnya. Jika tidak, ia mengabaikan aspek-aspek penting untuk memahami sifat molekul.
Contoh rumus struktur
Setiap senyawa memiliki rumus strukturnya masing-masing, yang dapat berbeda-beda tergantung pada jenis proyeksi atau perspektif yang digunakan. Misalnya, rumus kental dan kerangka, struktur Lewis, dan proyeksi stereokimia adalah rumus struktur, yang didedikasikan untuk membuat grafik informasi sebanyak mungkin tentang struktur molekul.
Ada begitu banyak sehingga hanya beberapa contoh sederhana yang akan dibahas.
Glukosa
Berbagai representasi dari struktur alfa-glukosa. Sumber: Yikrazuul melalui Wikipedia.
Empat representasi dari molekul glukosa ditunjukkan pada gambar atas. Masing-masing adalah formula struktural yang valid; tetapi 2 (proyeksi Haworth) dan 3 (proyeksi kursi) biasanya paling banyak digunakan dalam teks akademis dan publikasi.
Angka 4 memiliki keuntungan karena menunjukkan secara langsung gugus OH mana yang berada di atas (irisan tebal) atau di bawah (irisan bertitik) cincin heksagonal; artinya, ia memfasilitasi pemahaman tentang stereokimianya. Sebaliknya, angka 1 (proyeksi Tollens-Fisher) menunjukkan karakter linier glukosa sebelum diubah ke bentuk sikliknya.
Metana
Rumus struktur metana. Sumber: Gabriel Bolívar melalui MolView.
Di atas Anda memiliki dua rumus struktur metana, yang rumus molekul terkondensasi adalah CH 4 . Bagi mereka yang tidak memiliki pengetahuan kimia, mereka dapat menafsirkan rumus CH 4 seolah-olah itu adalah molekul dengan atom hidrogen di tengahnya.
Namun dalam kenyataannya (dan tentu saja), rumus struktur memperjelas bahwa karbon adalah atom pusat. Oleh karena itu, kami memiliki empat ikatan CH. Perhatikan juga bahwa rumus di sebelah kiri menciptakan kesan palsu bahwa molekul itu datar, padahal sebenarnya itu tetrahedral (rumus di sebelah kanan).
Itulah sebabnya dalam rumus struktur di sebelah kanan, ikatan diwakili oleh irisan, yang menunjukkan posisi spasial relatif dari setiap atom hidrogen (simpul tetrahedron).
Metanol
Rumus struktur metanol. Sumber: NEUROtiker
Rumus struktur metanol secara praktis sama dengan metana, hanya saja metanol memiliki H yang digantikan oleh OH. Rumus kental atau kimianya adalah CH 3 OH, dan molekul CH 4 O. Telah diamati bahwa ia juga terdiri dari tetrahedron.
Etanol
Rumus struktur etanol. Sumber: Gabriel Bolívar melalui MolView.
Sekarang kita beralih ke etanol, alkohol berikutnya dalam daftar. Rumus kimianya atau rumus kentalnya adalah CH 3 CH 2 OH, yang dengan sendirinya sudah menunjukkan struktur liniernya. Untuk lebih jelasnya, rumus struktur pada gambar di atas secara efektif menunjukkan bahwa etanol adalah rantai lurus atau tulang punggung.
Jika Anda perhatikan lebih dekat, lingkungan setiap atom karbon adalah tetrahedral.
Fruktosa
Formula struktural beta-D-fruktofuranosa. Sumber: NEUROtiker (bicara • kontrib)
Di atas kita memiliki rumus struktur fruktosa, lebih tepatnya proyeksi Haworth dari cincin furanusnya (beranggota lima). Perhatikan seberapa banyak rumus struktur mengungkapkan, tidak seperti molekul, C 6 H 12 O 6 , yang bertepatan dengan glukosa, keduanya merupakan gula yang berbeda.
air
Formula struktur air. Sumber: Benjah-bmm27 melalui Wikipedia.
Rumus kimia air adalah H 2 O, juga berkorespondensi dengan rumus molekul dan molekul. Seperti halnya metana, mereka yang tidak mengetahui molekul air (dan tidak mengetahui ikatan kimia) mungkin percaya bahwa strukturnya adalah OHH; tetapi rumus struktur pada gambar di atas menjelaskan struktur yang sebenarnya.
Meskipun tidak dihargai, pasangan elektron bebas oksigen dan atom hidrogen menarik tetrahedron di sekitar oksigen; ini adalah, geometri elektronik air: tetrahedral. Sementara itu, dua atom hidrogen membentuk bidang yang mirip dengan bumerang; ini, geometri molekul air: sudut.
Meskipun rumus struktur air sejauh ini merupakan contoh yang paling sederhana yang dibahas, ia menyembunyikan lebih banyak rahasia dan anomali daripada yang berhasil direpresentasikannya sendiri.
Aspirin
Formula struktural aspirin. Sumber: Gabriel Bolívar melalui MolView.
Kami memiliki salah satu "kekurangan" pertama dari formula struktural: ketidakmampuannya untuk merepresentasikan karakter aromatik dari suatu struktur; yang dalam hal ini, sesuai dengan aromatisitas cincin benzena (heksagonal) aspirin (di atas).
Jika Anda melihat rumus ini dengan cermat, Anda akan sampai pada kesimpulan bahwa pada dasarnya ini adalah molekul datar; Artinya, hampir semua atomnya "diam" di bidang yang sama, dengan pengecualian gugus metil, CH 3 , di sebelah kirinya, di mana lingkungan tetrahedral karbon sekali lagi ditampilkan.
Sekali lagi, rumus struktur memberikan lebih banyak informasi daripada rumus molekul datarnya, C 9 H 8 O 4 ; yang sesuai dengan banyak isomer struktural, sangat berbeda dari aspirin.
Benzene
Rumus struktur benzena. Sumber: Gabriel Bolívar melalui MolView.
Akhirnya, kita memiliki rumus struktur benzena di atas. Rumus molekulnya adalah C 6 H 6 , yang menunjukkan bahwa ia secara efektif mengandung enam atom karbon dan enam atom hidrogen. Tapi itu tidak mengatakan apa-apa tentang struktur benzena yang sebenarnya.
Ikatan rangkap C = C tidak statis, karena sepasang elektron, khususnya yang terletak di orbital p karbon, terdelokalisasi di dalam cincin. Akibatnya, benzena memiliki beberapa struktur resonansi, masing-masing dengan rumus strukturnya sendiri.
Delokalisasi ini adalah bagian dari karakter aromatik benzena, tidak secara tepat direpresentasikan dalam rumus struktur di sebelah kiri. Hal terdekat adalah mengganti ikatan rangkap dengan sebuah lingkaran (disebut donat oleh beberapa orang) untuk menunjukkan kearomatisan cincin (kanan gambar).
Dan bagaimana dengan rumus kerangka? Ini sangat mirip dengan struktur, hanya berbeda dalam hal ini tidak mewakili atom hidrogen; dan oleh karena itu, ini lebih sederhana dan lebih nyaman untuk membuat grafik. Cincin benzena di sebelah kanan akan menjadi rumus kerangkanya.
Referensi
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
- Wikipedia. (2020). Formula struktural. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
- Nissa Garcia. (2020). Formula Struktural: Definisi & Contoh. Belajar. Diperoleh dari: study.com
- Clark Jim. (2012). Menggambar Molekul Organik. Diperoleh dari: chemguide.co.uk
- William Reusch. (5 Mei 2013). Bentuk Molekul. Diperoleh dari: 2.chemistry.msu.edu