Fórmula estrutural (com exemplos)

O Fórmula estrutural É uma representação gráfica de um link de molécula, lançando luz em sua estrutura, uma vez determinado por métodos espectroscópicos. É a maneira mais concreta ao se referir a um composto específico, e não vários isômeros correspondentes à mesma fórmula molecular.

Por exemplo, butano, c₄H₁₀, Tem dois isômeros: n-Butano (linear) e 2-metil-proprano (ramificado). A fórmula molecular também não discrimina entre; Enquanto se voltarmos a fórmulas estruturais, será visto com precisão que um é linear e o outro ramificado.

As fórmulas estruturais permitem examinar as estruturas moleculares dos compostos. Fonte: Pixabay.

O uso de fórmulas estruturais facilita o entendimento das mudanças sofridas por uma molécula durante uma reação química; Quais de seus links estão quebrados, como sua estrutura é modificada no processo e no final. Aprender a ler essas fórmulas é igual a prever superficialmente as propriedades das moléculas.

As fórmulas estruturais são representações 2D, embora alguns aspectos tridimensionais e geométricos possam ser indicados nelas. Quanto mais a estrutura de um composto, mais refinada e fiel acaba se tornando sua fórmula estrutural. Caso contrário, deixe de lado aspectos essenciais para entender a natureza da molécula.

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Exemplos de fórmula estrutural

Cada composto tem sua respectiva fórmula estrutural, que pode variar dependendo do tipo de projeção ou perspectiva usada. Por exemplo, fórmulas condensadas e esqueléticas, estruturas de Lewis e projeções estereoquímicas, todas são fórmulas estruturais, dedicadas a representar graficamente as informações máximas possíveis sobre a estrutura molecular.

Existem tantos que alguns exemplos simples serão abordados.

Glicose

Várias representações da estrutura da alfa-glicose. Fonte: Yikrazuul via Wikipedia.

Na imagem superior, quatro representações da molécula de glicose são mostradas. Cada um é uma fórmula estrutural válida; Mas os 2 (projeção de Haworth) e 3 (projeção da cadeira) são geralmente os mais utilizados em textos e publicações acadêmicas.

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O 4 tem a vantagem de indicar diretamente quais grupos OH estão acima (cunhas grossas) ou abaixo (cunhas pontilhadas) do anel hexagonal; isto é, facilita a compreensão de sua estereoquímica. Por outro lado, o 1 (projeção de Tollens-Fisher) mostra o caráter linear da glicose antes de se tornar sua forma cíclica.

Metano

Fórmula estrutural de metano. Fonte: Gabriel Bolívar via Molview.

Acima, existem duas fórmulas estruturais de metano, cuja fórmula molecular e condensada é CHO₄. Para aqueles que não têm conhecimento químico, eles poderiam interpretar a fórmula CHO₄ Como se fosse uma molécula com um átomo de hidrogênio no centro.

Mas, na realidade (e necessariamente), as fórmulas estruturais esclarecem que o carbono é o átomo central. Portanto, temos quatro links C-H. Observe que a fórmula à esquerda gera a falsa impressão de que a molécula é plana, quando, na realidade, é tetraédrica (fórmula direita).

É por isso que na fórmula estrutural da direita as ligações são representadas por cunhas, indicando as posições espaciais relativas de cada átomo de hidrogênio (vértices do tetraedro).

Metanol

Fórmula estrutural de metanol. Fonte: Neurotoger [Domínio Público]

A fórmula estrutural do metanol é praticamente a mesma do metano, com a diferença que apresenta um h substituído por um oh. Sua fórmula condensada ou química é Cho₃Ah, e o Cho Molecular₄QUALQUER. Observa -se que também consiste em um tetraedro.

Etanol

Fórmula estrutural de etanol. Fonte: Gabriel Bolívar via Molview.

Agora continuamos com o etanol, o próximo álcool na lista. Sua fórmula química ou condensada é Cho₃CH₂Oh, que por si só já mostra sua estrutura linear. Para ficar sem dúvida, a fórmula estrutural da imagem superior demonstra efetivamente que o etanol é uma cadeia linear ou esqueleto.

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Se observado cuidadosamente, os ambientes de cada átomo de carbono são tetraédicos.

Frutose

Fórmula estrutural de beta-d-frutofuranosa. Fonte: Neurotoger (Talk • Contribs) [Domínio Público]

Up, temos a fórmula estrutural de frutose, mais precisamente a projeção de Haworth de seu anel furano (cinco membros). Observe quanto a fórmula estrutural revela diferente da molecular, C₆H₁₂QUALQUER₆, que coincide com o da glicose, ambos sendo açúcares diferentes.

Água

Fórmula de água estrutural. Fonte: Benjah-BMM27 via Wikipedia.

A fórmula química da água é h₂Ou também correspondente a fórmulas condensadas e moleculares. Assim como no metano, que não conhece a molécula de água (e não têm noção de ligações químicas) pode acreditar que sua estrutura é O-H; Mas a fórmula estrutural da imagem superior esclarece a estrutura verdadeira.

Embora não seja apreciado, os pares de elétrons livres de átomos de oxigênio e hidrogênio traçam um tetraedro em torno do oxigênio; Isto é, geometria eletrônica da água: tetraédrica. Enquanto isso, os dois átomos de hidrogênio estabelecem um plano semelhante a um bumerangue; Isto é, a geometria molecular da água: angular.

Enquanto a fórmula estrutural da água é de longe o mais simples dos exemplos abordados, oculta mais segredos e anomalias do que por si só.

Aspirina

Fórmula estrutural de aspirina. Fonte: Gabriel Bolívar via Molview.

Temos uma das primeiras "falhas" das fórmulas estruturais: sua incapacidade de representar o caráter aromático de uma estrutura; Que, neste caso, corresponde à aromaticidade do anel benzeno (hexagonal) de aspirina (acima).

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Se essa fórmula for observada com cuidado, será concluído que é uma molécula em essência plana; Isto é, quase todos os seus átomos "descansam" no mesmo plano, exceto pelo meticle₃, À sua esquerda, onde o ambiente de carbono tetraédrico é visualizado.

Novamente, a fórmula estrutural fornece muito mais informação do que sua fórmula molecular simples, c₉H₈QUALQUER₄; o que corresponde a inúmeros isômeros estruturais, totalmente diferentes da aspirina.

Benzeno

Fórmula estrutural de benzeno. Fonte: Gabriel Bolívar via Molview.

Finalmente, temos a fórmula estrutural de benzeno acima. Sua fórmula molecular é C₆H₆, indicando que ele contém efetivamente seis átomos de carbono e seis átomos de hidrogênio. Mas ele não diz nada sobre a verdadeira estrutura do benzeno.

As ligações duplas C = C não são estáticas, como alguns elétrons, especificamente a localizada nos orbitais p de carbono, ele se muda dentro do anel. Consequentemente, o benzeno tem várias estruturas de ressonância, cada uma com sua própria fórmula estrutural.

Essa realocação faz parte do caráter aromático do benzeno, não fielmente representado na fórmula estrutural da esquerda. O mais próximo é substituir as ligações duplas por um círculo (chamado Dona por alguns) para indicar a aromaticidade do anel (direita da imagem).

E a fórmula esquelética? Isso é muito semelhante ao estrutural, diferenciando apenas que não representa átomos de hidrogênio; E, portanto, é mais simplificado e mais confortável para representar graficamente. O anel benzeno à direita seria sua fórmula esquelética.

Referências

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). Cengage Learning.
2. Wikipedia. (2020). Fórmula estrutural. Recuperado de: em.Wikipedia.org
3. Nissa Garcia. (2020). Fórmula Estrutural: Definição e Exemplo. Estudar. Recuperado de: estudo.com
4. Clark Jim. (2012). Desenho de moléculas orgânicas. Recuperado de: Chemguide.co.Reino Unido
5. William Reusch. (05 de maio de 2013). A forma das moléculas. Recuperado de: 2.Química.MSU.Edu