A fórmula estrutural é uma das fórmulas da química orgânica usada para a representação da quantidade de átomos e dos tipos de ligações que formam uma substância ou molécula.
O esquema da fórmula estrutural revela a disposição dos átomos que formam a molécula, assim como o tipo de ligações entre os átomos.
Vale ressaltar que a fórmula estrutural vai representar as moléculas formadas por ligações covalentes.
Ligação covalente é um tipo de ligação química onde há o compartilhamento de pares de elétrons entre os átomos.
Um dos fatores que interferem na formação da fórmula estrutural de alguma molécula é a quantidade de elétrons que estão dispostos na última camada (camada de valência).
A importância da fórmula estrutural
Por representar como os átomos estão dispostos em uma molécula, com a fórmula estrutural é possível identificar as substâncias que são formadas pelos mesmos elementos químicos, mas são substâncias diferentes.
Por exemplo da água normal e da água oxigenada. São formadas pelos mesmos elementos, a diferença é que há um oxigênio a mais na água oxigenada.
Então, a disposição dos átomos no espaço, mesmo que sejam iguais, determinam o tipo de substância. É essa disposição que diferencia, por exemplo, os átomos de carbonos do diamante e do grafite.
Assim como a água normal e a água oxigenada, o diamante e o grafite são formandos pelos mesmos elementos, mas são diferentes devido à disposição dos átomos no espaço.
Tipos de fórmula estrutural
A fórmula estrutural pode ser plana, condensada, condensada linear ou de Lewis.
Plana
Também chamada de fórmula estrutural completa ou de Couper, a plana é o tipo que indica as ligações que ocorrem entre os elementos, podendo ser ligação simples, dupla, tripla ou ligação dativa.
Essa fórmula estrutural é representada pelo símbolo do traço (-), indicando os pares eletrônicos e o tipo de ligação.
A ligação simples é representada por apenas um traço (-), e indica o compartilhamento de apenas dois elétrons, sendo um de cada elemento.
Ligação simples representada por traço (-).A ligação dupla é representada por dois traços (=), e indica o compartilhamento de quatro elétrons, sendo dois de cada elemento.
A ligação tripla é representada por três traços (≡), e indica o compartilhamento de seis elétrons, sendo três de cada elemento.
Ligação tripla representada por três traços (≡)A ligação dativa se trata do compartilhamento de elétrons entre um átomo já estável com outro que precisa de dois elétrons. Ou seja, se precisa de dois elétrons, se trata de uma ligação simples.
Ligação dativa com compartilhamento de elétrons.Observação: a utilização do tipo de ligação (simples, dupla, tripla ou dativa) depende da quantidade de átomos da molécula e da quantidade de ligações que cada átomo precisa para atingir a estabilidade.
Além disso, importante ressaltar que o número de ligações que um átomo precisa para se estabilizar é baseada na teoria do octeto.
Na lista abaixo, há os compostos formandos por ligação covalente e o número de ligações químicas que necessitam para serem estáveis.
| Família / Elemento | Quantidade de ligações |
| Todos os elementos da família VIIA | 1 ligação |
| Família VIA: Oxigênio, Enxofre, Selênio e Telúrio | 2 ligações |
| Família IIA: Berílio | 2 ligações |
| Família VA: Nitrogênio, Fósforo e Arsênio | 3 ligações |
| Família IIIA: Boro | 3 ligações |
| Família IVA: Carbono e Silício | 4 ligações |
Condensada
A condensada é o formato simplificado da fórmula de uma substância. Isto porque, a plana pode ser longa e complexa em moléculas que possuem muitas ligações.
Desta forma, na condensada, as ligações são condensadas, apresentando apenas cada elemento e o número de átomo ligado a eles. Ou seja, diferente da plana, a condensada não mostra o tipo de ligação.
Exemplo: fórmula plana
H3C — CH2— CH2— CH2— CH2— OH
C — C — C — C — C — OH
H3 H2 H2 H2 H2
A fórmula condensada passa a ser C5H11OH, resultado da soma dos índices.
Condensada linear
A linear é representada por linhas em ziguezague. Geralmente, os átomos de carbonos e de hidrogênio não são mostrados.
Mas como mostra a imagem, eles ficam localizados em cada extremidade da linha.
Ligação do tipo condensada linear.Fórmula estrutural de Lewis
Também chamada de fórmula eletrônica, a fórmula de Lewis é representada por pontos (.), e mostra os números de elétrons que estão presentes nas camadas de valência.
Nessa fórmula é mostrado também as ligações existentes, sendo que a ligação dativa geralmente é representada por setas, por não ter compartilhamento de elétrons.
Veja na imagem uma das representações da fórmula de Lewis, essa é a mais moderna e correta.
Uma fórmula estrutural é uma fórmula química que fornece, além da simples composição de um composto químico , uma espécie química ou um mineral , informações mais ou menos completas sobre como os átomos estão ligados entre si e dispostos no espaço. Os grupos de átomos que formam um conjunto autónomo são indicados separadamente há, em particular, colocando-os entre suportes , suportes ou cintas .
Regras gerais
Construção de fórmulas
- Quando os átomos de um composto químico estão alinhados (intimamente ligados do primeiro ao último), a fórmula estrutural lista os símbolos dos átomos na ordem desse alinhamento. As fórmulas estruturais HCNO , HNCO , HOCN e HONC representam, assim, os quatro compostos diferentes, enquanto que compartilham a mesma fórmula empírica (CHNO).
- Para as estruturas mais complexas, é necessário separar os grupos de átomos cercando-os com parênteses, colchetes ou chaves ( (), []ou {}). A notação foi codificada pela IUPAC :
- As unidades que se repetem em compostos de cadeia são colocadas entre colchetes.
- Os grupos laterais de uma cadeia principal e ligantes ligados a um átomo central são colocados entre parênteses, exceto quando se trata de um único átomo e não há confusão possível sobre como ele está ligado à estrutura ( H por exemplo em hidretos de cadeia).
- Um grupo de átomos formando uma entidade química separada é indicado entre parênteses, colchetes ou colchetes. Quando se trata de toda a fórmula, os ganchos são obrigatórios exceto quando a regra n o 5 aplica.
- Um grupo atômico repetido é colocado entre parênteses ou colchetes, com os subscritos o número de grupos na fórmula, exceto no caso de compostos de cadeia (R n o 1).
- Quando queremos especificar as ligações entre as unidades repetidas de um polímero , delimitamos a unidade por parênteses riscados (barras simples , duplas ou triplas dependendo da ligação). Se as restrições tipográficas não permitirem, colocamos as barras ( −, =ou ) antes e depois dos parênteses.≡{\displaystyle \equiv }
- Quando são entidades para delinear aninhada, é utilizado para delimitar os ganchos em conjunto e para os suportes de suportes e cintas são usados alternadamente: (), {()}, ({()}), {({()})}, etc.
- Os átomos ou grupos de átomos requer um prefixo (por exemplo, um modificador estrutural como μ ) são colocados entre parênteses, suportes e / ou cintas, a fim de intercalação regra n o 6.
Exemplos
| Peróxido de hidrogênio | HO | H 2 O 2 | HOOH | |
| Deca silano | H 11 Si 5 | Se 10 H 22 | SiH 3 [SiH 2 ] 8 SiH 3 | 1 |
| SiH 3 [SiH 2 ] 5 SiH (SiH 3 ) SiH 2 SiH 3 | 1, 2 | |||
| Fosfato de cálcio | Ca 3 O 8 P 2 | Ca 3 (PO 4 ) 2 | 4 | |
| Co 2 H 36 N 12 O 12 S 3 | [Co (NH 3 ) 6 ] 2 (SO 4 ) 3 | 3, 4, 6 | ||
| Complexo de clorodicarbonileródio (I) | C 2 ClO 4 Rh | [{Rh (µ-Cl) (CO) 2 } 2 ] | 3, 6, 7 | |
| KN 3 Bones | K [Os (N) 3 ] | 2, 3 | ||
| Enxofre sólido | S | ( S ) nou - (S) - n | 5 | |
| BHO 2 | (HBO 2 ) n | ( B (OH) O ) nou - (B (OH) O) - n | 2, 5 | |
| Cloreto de sódio gasoso | ClNa | [NaCl] | 3 |
Elementos e fórmulas de ordenação
Ordem de escrita (da direita para a esquerda) dos símbolos dos elementos químicos nas fórmulas, conforme recomendado pela IUPAC . Esta é aproximadamente a ordem da eletronegatividade decrescente (a ordem real é menos sistemática).
- Em uma fórmula (de um composto químico ou de um grupo de átomos), os símbolos dos elementos químicos aparecem da esquerda para a direita na ordem inversa ao indicado na figura ao lado (portanto, de Rn a F ). Esta é aproximadamente a ordem de aumento da eletronegatividade .
- Para classificar as fórmulas entre si (por exemplo, em um índice, um catálogo ou uma matriz de propriedades), usamos a ordem alfanumérica . É antes de tudo a ordem alfabética dos símbolos dos elementos, depois (para a mesma sucessão de elementos) a ordem crescente dos índices numéricos. Exemplo: B - BH - BO - B 2 O 3.
- Uma exceção geralmente é feita para o grupo NH 4, considerado um único símbolo e colocado logo após Na. Exemplo: N 3− - NH 2- - NH 3 - NO 2- - NÃO 22− - NÃO 3- - N 2 O 22− - N 3- - Na - NaCl - NH 4 Cl.
- A ordem alfanumérica é às vezes usada dentro de grupos de átomos, em fórmulas geralmente estruturadas por eletronegatividade.
Caso de compostos binários
A escrita das fórmulas de compostos binários geralmente segue a ordem da eletronegatividade decrescente.
Exemplos
- NH 3
- H 2 S
- DE 2
- O 2 Cl
- OCl-
- PH 4+
- P 2 O 74−
- [SiAs 4 ]8− , RbBr
- [Re 2 Cl 9 ]-
- HO- (ou OH- )
- Rb 15 Hg 16
- Cu 5 Cd 8
- Na fórmula de um grupo coordenador , o símbolo do átomo central é colocado primeiro, seguido pelas fórmulas ou abreviaturas dos ligantes .
- Se houver vários átomos centrais, eles serão listados em ordem crescente de eletronegatividade.
- Os ligantes são colocados em ordem alfanumérica de suas fórmulas ou abreviaturas.
- Todo o grupo de coordenação pode ser escrito entre colchetes . Este é notavelmente o uso constante quando o átomo central é um metal de transição .
Exemplos
- PBrCl 2
- SbCl 2 Fou [SbCl 2 F]
- [Mo 6 O 18 ]2−
- [CuSb 2 ]5−
- [UO 2 ]2+
- [SiW 12 O 40 ]4−
- [BH 4 ]-
- [ClO 4 ]- ou ClO 4-
- [PtCl 2 {P (OEt) 3 } 2 ]
- [Al (OH) (OH 2 ) 5 ]2+
- [PtBrCl (NH 3 ) (NO 2 )]-
- [PtCl 2 (NH 3 ) (py)]
- [Co (en) F 2 (NH 3 ) 2 ]+ mas [CoF 2 (NH 2 CH 2 CH 2 NH 2 ) (NH 3 ) 2 ]+
- [Co (NH 3 ) 5 (N 3 )]2−
A fórmula química de um oxoácido pode ser escrita como a de um composto de coordenação , mas esta escolha difere da escolha tradicional, onde colocamos sucessivamente:
- o (s) átomo (s) denominado (s) de hidrogênio substituível (com um metal para formar um sal), ou seja, aquele (s) que desempenha (m) a função ácido ;
- o átomo central;
- o (s) átomo (s) de hidrogênio não substituível (s) (se houver);
- o (s) átomo (s) de oxigênio.
Exemplos
| HNO 3 | [NO 2 (OH)] |
| H 2 PHO 3 | [PHO (OH) 2 ] |
| H2PO4 - | [PO2 (OH) 2] - |
| H 5 P 3 O 10 | [(HO) 2 P (O) OP (O) (OH) OP (O) (OH) 2 ] |
| (HBO 2 ) n | ( B (OH) O ) n |
Caso especial de compostos de cadeia
Quando os átomos de um composto formam uma cadeia, ou seja, são ligados passo a passo, a ordem da eletronegatividade é geralmente abandonada pela ordem geométrica dos elementos da cadeia.
Exemplos
Para algumas discussões, pode-se preferir escrever a fórmula como se fosse um composto coordenador. O primeiro exemplo anterior pode, portanto, ser escrito [C (N) S] - .
Casos especiais
Compostos de adição
Compostos ou minerais resultantes da associação de um composto químico e um aduto ( água H 2 O, Peróxido de hidrogénio H 2 O 2, amônia NH 3, metano CH 3, tetrahidrofurano O (CH 2 ) 4, Etc. ) são representados por uma fórmula que consiste em:
- quando apropriado, o número de moléculas do composto químico correspondente ao número de adutos abaixo (omitido se for igual a um);
- a fórmula do composto;
- um ponto centralizado ( ·);
- o número de moléculas de aduto associadas à (s) molécula (s) do composto (omitido se for igual a um);
- a fórmula do aduto.
Esta regra é válida tanto para fórmulas estruturais quanto para fórmulas moleculares. Na prática, porém, o aduto, considerado trivial, geralmente é representado por sua fórmula molecular, mesmo quando o composto é representado por sua fórmula estrutural.
Exemplos
Polimorfos
Para as diferentes formas alotrópicas de um único corpo ou os diferentes polimorfos de um corpo composto , a fórmula estrutural pode ser completada indicando o tipo de estrutura cristalina . Podemos fazer isso indicando:
- do sistema de cristal , se isso for suficiente para remover qualquer ambigüidade:
- com uma abreviatura em itálico e entre parênteses, por exemplo "( c )" para o sistema cúbico ou "( h )" para o sistema hexagonal ,
- e / ou com, em itálico e entre parênteses, o nome de um tipo de composto com a mesma estrutura;
- o símbolo de Pearson se o procedimento acima não for preciso o suficiente;
- pelo uso de uma letra grega (para distinguir diferentes estruturas), mas isso não é recomendado.
Exemplos
Notas e referências
Notas
- ↑ a e b A precisão do estado ( sólido , líquido ou gasoso ) só é válida para a fórmula estrutural e possivelmente para a fórmula molecular . A fórmula empírica e às vezes a fórmula molecular permanecem inalteradas, independentemente do estado.
- ↑ a forma correta é HO- , mas oh- é consagrado pelo uso.
- ↑ Conhecemos, por exemplo, dez variedades diferentes de ZnS ( h ) .
- ↑ A atribuição das letras gregas (α, β, γ, etc. ) foi feita, para cada composto, em ordem cronológica da descoberta dos vários polimorfos, e portanto não segue nenhuma lógica estrutural. Além disso, a menção de uma dessas letras só é compreensível se a pessoa já estiver familiarizada com o composto químico em questão.
- ↑ um e b A gama de temperaturas indicada é de equilíbrio termodinâmico , mas este polimorfo pode existir fora, em metaestável forma .
Referências
Veja também
Artigos relacionados
- Nomenclatura de Química Inorgânica (" Livro Vermelho ")