Структурни (конституционни) изомери

Да кажем, че трябва да начертаем всички структурни изомери с молекулна формула C5H12. Думата "изомер" означава, че имат едни и същи части. Говорим за един и същ брой атоми. Всичките ни структурни изомери ще имат 5 въглерода и 12 водорода. Изомерите ще се различават по това как тези атоми са свързани един с друг. Тоест се различават по структура. И затова ги наричаме структурни изомери. Можем да ги наричаме и конституционни изомери. Така, трябват ни 5 въглерода. За първия изомер можем просто да начертаем 5 въглерода във верига. Ето ги 5-те въглерода във верига. Би трябвало вече да ти е познато видеото за структурните формули, преди да гледаш това. Нека напишем тези 5 въглерода. И нека се уверим, че имаме правилния брой водороди. Въглеродът най-вляво има 3 водорода, ето ги нашите 3 водорода. Следващият въглерод има 2, по същия начин и за следващите въглероди. Два за този, два за следващия, и накрая – 3 водорода за последния въглерод. Нека преброим всичко и да се уверим, че имаме верния брой молекулни формули. Имаме 1, 2, 3, 4, 5 въглерода. Това е С5. И трябва да имаме 12 водорода. Тук имаме 3, плюс 2, е 5; плюс 2 е 7, плюс 2 е 9; и накрая имаме още 3, което общо прави 12. Тоест молекулната формула за това съединение е С5Н12. Нека начертаем още един структурен изомер, който има същата молекулна формула. Вместо да чертаем 5 въглерода във верига, сега трябва да начертаем 4. Да започнем с тях. Трябват ни общо 5 въглерода, така че трябва да покажем петия въглерод, разклоняващ се от нашата верига. Можем да покажем петия въглерод, разклоняващ се от нашата верига, тук. Да начертаем тези 5 въглерода. Ето ги. И да преброим водородите. Въглеродът отляво има 3 – 3 водорода тук. Три водорода за този въглерод горе. Имаме само един водород за този въглерод, два водорода за този, и накрая – 3 водорода за този въглерод. Да преброим атомите. Ще използвам червено тук. Имаме 1, 2, 3, 4, 5 въглерода. Това е С5. И след това за водородите имаме – 3 тук, плюс 3, става 6; плюс 1, става 7; плюс 2, става 9; плюс още 3, стават общо 12. Молекулната формула за това съединение е С5Н12. Тези два чертежа представят две различни молекули. Формулата и на двете молекули е C5H12, но те се различават по начина на свързване на техните атоми. Различават се по своята структура. Наричаме ги структурни изомери един на друг. Нека начертаем друг структурен изомер. Някои ученици ще предложат да започнем отново с 4 въглерода в нашата верига. И този път, вместо да показваме разклонение за този въглерод, можем да покажем разклонение за този въглерод. И някой може да начертае тази структура и да каже, че имаме нов структурен изомер. Но всъщност това са просто два различни начина да покажем една и съща молекула. Ако анализираш тази втора структура, която току-що начертахме, връзките са едни и същи. Имаме СН ето тук, свързан със СН3, свързан със СН3 и свързан със СН2. А това СН2 е свързано със СН3. Това е същата структура като тази тук. Изглежда, че е различна структура. Чертежът е различен от този горе, но всъщност това са просто два различни начина да представим една и съща молекула. И така, имаме два структурни изомера досега. Нека помислим за още един. Не можем да имаме 4 въглерода в нашата верига вече, така че слизаме на 3 въглерода. Така, започваме с 3 въглерода в нашата верига. Знаем, че ни трябват общо 5 въглерода, така че трябва да покажем още 2 въглерода във веригата. И трябва да ги добавим към централния ни въглерод ето така. Нека начертаем всичките ни въглероди тук. И да добавим водорода. Този въглерод ще има 3 водорода. По същия начин и за този въглерод, и за този, и накрая и за този. Въглеродът в средата тук вече има 4 връзки. Тоест нямаме водороди към него. Нека преброим всичко. Да преборим въглеродите най-напред – 1, 2, 3, 4, 5 въглерода, тоест С5. След това имаме 3 водорода, плюс 3, е 6; плюс 3, е 9; плюс 3, е 12. Тоест C5H12 е молекулната формула за това съединение. Това е друг структурен изомер. Той е различен от другите два. Тоест имаме общо 3 структурни изомера, които имат молекулна формула С5Н12. Сега нека начертаем всички структурни изомери с молекулна формула C3H8O. Ще започнем с молекулата, за която говорихме във видеото за структурните формули. Тя изглежда ето така. Имаме 3 въглерода и след това имаме ОН, идващ от централния въглерод. Нека разширим това и се уверим, че това е с правилната молекулна формула. Имаме нашите 3 въглерода. На въглерода в средата имаме ОН, тоест кислород, свързан с водород. Ще сложа двойки електрони на този кислород. Колко водорода трябва да прибавим към въглерода отляво? Трябва да прибавим 3 водорода. Чертаем тези 3 водорода. Въглеродът в средата има 3 връзки, така че трябва да прибавим още един водород към този въглерод. А на въглерода отдясно му трябват 3 водорода. Нека преброим всичко досега. Започваме с въглеродите. Имаме 1, 2, 3 въглерода. Това е С3. Имаме 3 водорода тук и 3 тук, това е 6, плюс 1, е 7, и да не забравяме водорода към кислорода за 8. Имаме 8 водорода. Имаме и 1 кислород тук. Вече съм сложил единичните двойки електрони към кислорода. И така, молекулната формула за тази молекула е C3H8O. Ако номерирам това, ако това беше въглерод 1, това беше въглерод 2 и това беше въглерод 3, това ни помага да начертаем следващия структурен изомер, защото можем да помислим за... Какво ще стане, ако вместо тази ОН група, излизаща от въглерод 2, имаме ОН група, излизаща от въглерод 1? Нека начертаем нашите 3 въглерода тук. И сега слагаме ОН групата да излиза от въглерод 1. Нека разширим това, да начертаем Люисовата структура и да се уверим, че това е с правилната молекулна формула. Имаме 3 въглерода, един след друг отново. След това въглеродът отляво е свързан с кислород. Кислородът е свързан с водород. Ще сложа единични двойки електрони на кислорода. Сега трябва да прибавим връзките между въглерод и водород. На този въглерод му трябват 2. При следващия също са необходими 2. А на въглерода в края му трябват 3. Слагаме 1, 2 и 3. Когато съберем всичко – нека използваме синьо за това – имаме 1, 2, 3 въглерода. Това е С3. Имаме 3 водорода тук, плюс 2, е 5; плюс 2, е 7; и 1 тук, стават 8. Тоест C3H8. И след това, разбира се, кислородът. Молекулната формула е C3H8O. Следващото. Някои от вас може да си помислят: добре, слагам ОН при въглерод 1, но какво ще стане, ако го сложа от другата страна? Ето тук, от другата страна. Да видим какво ще ни даде това. Ако сложа ОН при този въглерод, надявам се е очевидно, че тези двете представляват една и съща молекула. Няма разлика в това как тези двете са свързани структурно. Това е една и съща молекула, тоест имаме 2 различни начина да я представим. Това не е нов структурен изомер. Просто нов начин да погледнем на тази молекула. Сега нека начертаем още един. Не можем да сложим ОН от другата страна. Сега трябва да измислим нещо друго, което можем да направим. Можем този път да сложим 2 въглерода един след друг и кислород помежду им. Тоест слагаме кислород, за да разчупим нашата въглеродна верига. Сега ще имаме въглерод, свързан с въглерод, свързан с кислород, свързан с въглерод. След това слагаме водородите. Ще имаме 3 при този въглерод. При този въглерод ще имаме 2. И имаме 3 при този въглерод. И мога да сложа двойки електрони при кислорода, ето така. И нека преброим всичко. Имаме 1, 2, 3 въглерода, това е С3. Имаме 3 водорода, плюс 2, е 5; плюс 3, е 8. Става Н8. И след това, разбира се, кислородът. Това е друг структурен изомер. Отново, някои ученици могат да кажат: можем да направим така и ще получим още един структурен изомер. Но всъщност това е просто друг начин да начертаем тази молекула. Това не е друг структурен изомер. Има същите връзки. Имаме общо 3 структурни изомера, които имат молекулната формула C3H8O. И като напредваш в органичната химия, ще разбереш, че първите два изомера, за които говорихме – този и този – тези, които имат ОН, те се наричат алкохоли. А последният структурен изомер се нарича етер. Ще говорим за това повече в други видеа.