נוסחא למחצה פתח , המכונית גם נוסחא למחצה מבני, היא אחד הייצוגים האפשריים הרבים שיכולים להינתן המולקולה של תרכובת. זה חוזר מאוד בכימיה אורגנית, במיוחד בטקסטים אקדמיים, מכיוון שהוא מראה את הסדר הנכון של מולקולה ואת הקשרים הקובלים שלה.
בשונה מהנוסחה המפותחת, זהה לנוסחה המבנית, זו אינה מציגה את קשרי ה- CH, מבטלת אותם כדי לפשט את הייצוג. מנוסחה זו, כל קורא יוכל להבין מה עמוד השדרה של מולקולה; אך לא את הגיאומטריה שלה או כל אחד מההיבטים הסטריוכימיים.
פורמולה 2-מתיל-הפטן למחצה. מקור: גבריאל בוליבר.
כדי להבהיר נקודה זו יש לנו מעל הנוסחה המפותחת למחצה של 2-מתיל-הפטאן: אלגן מסועף שהנוסחה המולקולרית שלו היא C 8 H 18 , ואשר מציית לנוסחה הכללית C n H 2n + 2 . שימו לב כי הנוסחה המולקולרית לא אומרת דבר על המבנה, ואילו המתפתח למחצה כבר מאפשר לנו לדמיין כיצד נראה מבנה זה.
כמו כן, שימו לב כי הושמטו קשרי ה- CH, והדגישו רק את קשרי ה- CC המרכיבים את שרשרת הפחמן או השלד. ניתן לראות כי עבור מולקולות פשוטות, הנוסחה המפותחת עולה בקנה אחד עם הנוסחה המעובה; ואפילו עם המולקולרית.
דוגמאות
מתאן
הנוסחה המולקולרית של מתאן הוא CH 4 , שכן יש ארבעה אג"ח CH והוא tetrahedral בגיאומטריה. נתונים אלה ניתנים על ידי הנוסחה המבנית עם טריזים מחוץ או מתחת למישור. עבור מתאן הפורמולה המעובה הופכת גם ל- CH 4 , וכך גם האמפירית והמפותחת למחצה. זה המתחם היחיד שעבורו הייחודיות הזו נכונה.
הסיבה לכך שהנוסחה המתפתחת למחצה של מתאן היא CH 4 היא מכיוון שאגדי ה- CH שלה לא נכתבים; אחרת זה יתאים לנוסחה המבנית.
פרופאן
הנוסחה למחצה שפותחה עבור פרופאן הוא CH 3 -CH 2 -CH 3 , שיש רק שתי אג"ח CC. המולקולה שלה היא ליניארית, ואם תשימו לב, הנוסחה המעובה שלה זהה לחלוטין: CH 3 CH 2 CH 3 , עם ההבדל היחיד שמונחים קשרי CC. לגבי פרופאן זה נכון שגם הפורמולה למחצה וגם הנוסחה המעובה חופפים זה לזה.
לאמיתו של דבר, הדבר נכון לכל האלקנים בשרשרת הליניארית כפי שהמשיכו להופיע בחלקים הבאים.
גָז בּוטָאן
הנוסחה למחצה פיתחו של בוטאן הוא CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 . שים לב שאפשר לכתוב אותה באותה שורה. הנוסחה הזו בקפדנות תואמת את זה של n- בוטאן, ומעידה שהיא האיזומר הליניארי והלא מסועף. לאיזומר המסועף, 2-מתילפרופן, הנוסחה המתפתחת למחצה הבאה:
פורמולה מפותחת למחצה של 2-מתילפרופן. מקור: גבריאל בוליבר.
הפעם כבר לא ניתן לכתוב או לייצג באותה שורה. שני האיזומרים הללו חולקים את אותה הנוסחה המולקולרית: C 4 H 10 , שאינה משמשת להפלת אחד מהשני.
פנטן
שוב יש לנו אלקן אחר: פנטן, שהנוסחה המולקולרית שלו היא C 5 H 12 . הנוסחה למחצה שפותחה עבור n -pentane הוא CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 , קל לייצג ולפרש, ללא צורך למקם את אג"ח CH. ה- CH 3 קבוצות נקראים מתיל או methyls, ואת CH 2 הם methylenes.
לפנטאן יש איזומרים מבניים מסועפים אחרים, אותם ניתן לראות בתמונה התחתונה המיוצגת על ידי הנוסחאות המתפתחות למחצה בהתאמה:
נוסחאות מפותחות למחצה של שני האיזומרים המסועפים של פנטן. מקור: גבריאל בוליבר.
האיזומר הוא 2-מתילבוטן, הנקרא גם איזופנטן. בינתיים, האיזומר b הוא 2,2-דימתיל-פרופאן, המכונה גם ניאופנטן. הנוסחאות המפותחות למחצה שלהן מבהירות את ההבדל בין שני האיזומרים. אבל זה לא אומר הרבה על איך היו נראות מולקולות כאלה בחלל. לשם כך יהיה צורך בנוסחאות ובמודלים מבניים.
אתנול
נוסחאות מפותחות למחצה משמשות לא רק לאלקנים, אלקנים או אלקינאים, אלא לכל סוג של תרכובת אורגנית. לפיכך, אתנול, אלכוהול, יש נוסחא למחצה מפותחת: CH 3 -CH 2 -OH. שים לב כי כעת מיוצג אג"ח CO, אך לא את הקשר OH. כל קשרי המימן מוזנחים.
קל לייצג אלכוהולים לינאריים כאלכנים. בקיצור: כל הנוסחאות מפותחות למחצה למולקולות לינאריות קלות לכתיבה.
אתר דימתיל
ניתן לייצג את האתרים גם עם נוסחאות מפותחות למחצה. במקרה של דימתיל אתר, אשר נוסחה מולקולרית היא C 2 H 6 O, חצי מפותחות הנוסחה היא : CH 3 -O-CH 3 . שימו לב שדימתיל ואתנול הם איזומרים מבניים, מכיוון שהם חולקים את אותה הנוסחה המולקולרית (סופרים את אטומי C, H ו- O).
ציקלוהקסאן
נוסחאות מפותחות למחצה לתרכובות מסועפות מייגעות לייצוג יותר מאשר נוסחאות ליניאריות; אך ביתר שאת זה תרכובות מחזוריות, כמו ציקלוהקסן. הנוסחה המולקולרית שלו תואמת את זהה לזה של הקסן ושל האיזומרים שלהם מבניים: C 6 H 12 , מכיוון שהטבעת המשושה נחשבת כבלתי רוויה.
כדי לייצג ציקלוהקסן, נמשכת טבעת משושה שבקודקדיה קבוצות המתילן, CH 2 , ימוקמו , בדיוק כפי שנראה להלן:
פורמולה חצי מפותחת של ציקלוהקסן. מקור: גבריאל בוליבר.
הנוסחה המפותחת לסיקלוהקסן תראה את קשרי ה- CH, כאילו לטבעת היו "אנטנות" טלוויזיה.
חומצה זרחתית
הנוסחה המולקולרית של חומצה זרחתית היא H 3 PO 3 . עבור תרכובות אי-אורגניות רבות, הנוסחה המולקולרית מספיקה בכדי לתת לך מושג על המבנה. אבל יש כמה חריגים, וזה אחד מהם. עם העובדה ש- H 3 PO 3 היא חומצה דיפרוטית, הנוסחה המפותחת למחצה היא: HPO (OH) 2 .
כלומר, אחד ההידרוגנים מחובר ישירות לאטום הזרחן. עם זאת, הנוסחה H 3 PO 3 מודה גם במולקולה עם נוסחה מפותחת למחצה: PO (OH) 3 . שניהם הם למעשה מה שמכונה tautomers.
הנוסחאות המפותחות למחצה בכימיה אנאורגנית דומות מאוד לתמציתן בכימיה אורגנית. בתרכובות אי-אורגניות, מכיוון שאין להן קשרי CH, ובגלל שהן פשוטות יותר באופן עקרוני, הנוסחאות המולקולריות שלהן בדרך כלל מספיקות כדי לתאר אותן (כאשר מדובר בתרכובות קוולנטיות).
תגובה כללית
נוסחאות מפותחות למחצה נפוצות מאוד כאשר התלמיד לומד את כללי הננומטוריה. אך לאחר הטמעה, באופן כללי, תווי כימיה דחוסים בנוסחאות מבניות מסוג השלד; כלומר, לא רק שאנשי ה- CH מושמטים, אלא שהזמן נחסך גם על ידי התעלמות מ- C.
השאר, בכימיה אורגנית הנוסחאות המרוכזות חוזרות ונשנות מאלו המפותחות למחצה, מכיוון שהראשונות אפילו אינן צריכות לכתוב את הקישורים כמו באחרון. וכשמדובר בכימיה לא אורגנית, הנוסחאות המפותחות למחצה אלה נמצאות בשימוש פחות נרחב.
הפניות
- וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
- ויקיפדיה. (2020). נוסחה מפותחת למחצה. התאושש מ: es.wikipedia.org
- סיאבולה. (sf). מבנים מולקולריים אורגניים. התאושש מ: siyavula.com
- ז'אן קים וקריסטינה בונט. (05 ביוני, 2019). ציור מבנים אורגניים. ליברטקס כימיה. התאושש מ: chem.libretexts.org
- מורים. MARL ו- JLA. (sf). מבוא לתרכובות פחמן. . התאושש מ: ipn.mx