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Fórmula estrutural

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A fórmula estrutural de um composto químico é uma representação gráfica da estrutura molecular, que mostra como se ordenam ou distribuem espacialmente os átomos. Mostram-se os enlaces químicos dentro da molécula, já seja explicitamente ou implicitamente. Por tanto, contribui mais informação que a fórmula molecular ou a fórmula desenvolvida.[1] Há três representações que se usam habitualmente nas publicações: fórmulas semidesarrolladas, diagramas de Lewis e em formato linha-ângulo. Outros diversos formatos são também usados nos banco# de dados químicos, como SMILES, InChI e CML.

A diferença das fórmulas químicas ou os nomes químicos, as fórmulas estruturais fornecem uma representação da estrutura molecular . Os químicos quase sempre descrevem uma reacção química ou síntese química usando formulas estruturais em vez de nomes químicos, porque as fórmulas estruturais permitem ao químico visualizar as moléculas e as mudanças que ocorrem.

Muitos compostos químicos existem em diferentes formas isoméricas, que têm diferentes estruturas mas a mesma fórmula química global. Uma fórmula estrutural indica a classificação dos átomos no espaço enquanto uma fórmula química não o faz.

Conteúdo

Fórmulas semidesarrolladas

Artigo principal: fórmula semidesarrollada

Nas primeiras publicações de química orgânica, quando o uso de gráficos estava severamente limitado, surgiu um sistema baseado em textos para descrever as estruturas orgânicas em uma linha de texto. Ainda que este sistema tende a fracassar com compostos cíclicos complexos, segue sendo uma forma útil e simples de representar estruturas singelas como a molécula de etanol .

CH3–CH2–OH ou CH3CH2OH

Estruturas de Lewis e fórmulas desenvolvidas

Artigo principal: Estrutura de Lewis
As estruturas de Lewis[2] e as fórmulas desenvolvidas são fórmulas gráficas planas que mostram a conectividade entre átomos, mas às que falta informação sobre a estrutura tridimensional das moléculas. Os diagramas de Lewis são usados sobretudo para moléculas lineares pequeñaso com compostos inorgánicos. Uma linha singela (-) representa um enlace singelo entre dois átomos ou um par de elétrons não compartilhado. :
Fórmula desenvolvida do etanol.

Dois e três linhas paralelas (=, ) representam enlaces duplas e triplos, respectivamente. Alternativamente, podem-se usar pontos (•) para representar elétrons desapareados. Ocasionalmente, só se usam pontos e essas estruturas se chamam estruturas de Lewis de pontos.

Estruturas Tridimensionais

As fórmulas estruturais são aquelas que mostram adequadamente uma representação tridimensional da classificação ou distribuição dos átomos na molécula. Requerem o emprego de diagramas com perspectiva, a indicação de ângulos e distâncias de enlace, chegando alempleo de modelos moleculares bi e tridimensionais que mostram adequadamente dita estrucutura espacial. Sua maior dificuldade reserva estas representações para moléculas mais complexas, como os compostos orgânicos, complexos de coordenação e substâncias de interesse em Bioquímica.

Projecção de Fischer para a molécula de D-glucosa.

Existem vários métodos para representar a estrutura ou classificação tridimensional dos átomos em uma molécula.

Projecção de Fischer

A projecção de Fischer[3] usa-se fundamentalmente para monosacáridos lineares. A coluna ou eixo vertical representa uma estrutura que se assume estará situada no plano do papel e à que enlaçar-se-ão os diferentes sustituyentes.

Arquivo:Newman Projektion 2.png
Projecções de Newman, de caballete, e modelo molecular de bolas e varetas para o butano.

Projecção de Newman

A projecção de Newman[4] e a projecção de caballete usam-se para representar a estereoquímica ou disposição espacial de duas átomos de carbono conectados por um enlace covalente singelo.

É útil para derivados do etano e outros compostos relacionados. Neles se pode estudar o fenómeno da isomería conformacional e a existência de confórmeros sinclinales, anticlinales, etc..

Nas seguintes representações da molécula de butano , C4H10, podemos considerar este composto como uma molécula de etano com dois grupos metilo em seus extremos.

Projecção de Haworth do ß-D-Glucosa.

Projecção de Haworth

A projecção de Haworth usa-se para açúcares cíclicos, como as hexosas, que podem interconvertirse entre uma estrutura de corrente e uma estrutura cíclica telefonema conformación hemiacetal.[5] Estas projecções são as mais próximas à realidade para este tipo de compostos.

Fórmulas de esqueleto

Artigo principal: Fórmula esqueletal

As fórmulas de esqueleto ou fórmulas de armazón[6] são a representação regular para moléculas orgânicas mais complexas. Nelas não aparecem os átomos de carbono nem os de hidrógeno . Os átomos de carbono (C) representam-se como os vértices (cantos) e terminações de segmentos de linha que não estão assinaladas com nenhum outro símbolo de elemento químico. Supõe-se ao mesmo tempo que a cada átomo de carbono está unido a tantos átomos de hidrógeno como seja necessário para que tenha quatro enlaces ao todo. Outros átomos diferentes do C e o H ou grupos radicais (R) devem escrever-se de modo explícito.

Isobutanol-2D-skeletal.png Strychnine formula.png Stereo-Add-Brom-Alken.png
Fórmula de esqueleto do isobutanol
ou metilpropan-1-ol
Fórmula de esqueleto da estricnina
mostrando cinco enlaces
acima do plano
Adição de bromo a um alqueno

A quiralidad nas fórmulas de esqueleto indica-se pelo método da projecção de Natta. As linhas em forma de cunha, de cor sólido ou de linha de pontos, representam enlaces que apontam por adiante do plano do papel ou por trás do mesmo, respectivamente. Os segmentos de linha normais representam enlaces no plano do papel.

Representação de macromoléculas

A representação de macromoléculas como proteínas ou ácidos nucleicos (DNA, ARN) requer do emprego de diagramas mais complexos, mais próximos aos modelos moleculares que às fórmulas químicas.

Protein.png
Erro ao criar miniatura:
RNA Struktur.png
Estrutura tridimensional
de uma proteína
mostrando hélices e uniões.
(Diagrama de fitas)
Fragmento de DNA Estrutura de ARN
(modelo de poliedros)

Veja-se também

Enlaces externos

Referências

  1. Química: fundamentos experimentales. Publicações científicas e de tecnologia aplicada. Robert W. Parry. Editorial Reverté, 1973 ISBN: 8429174664.Pág. 519
  2. Princípios de química. Richard E. Dickerson. 3ª ed. Editorial Reverté, 1992. ISBN: 8429171754. Pág. 350 e ss
  3. Química orgânica. John McMurry. 6ª ed. Cengage Learning Editores, 2005. ISBN: 9706863540. Pág. 945
  4. Pág. 104
  5. Biomoléculas: lições de bioquímica estrutural. José M. Macarulla, Félix M. Goñi. 3ª ed. Editorial Reverté, 1987. ISBN: 8429173382. Pág. 36
  6. Química orgânica: conceitos e aplicações. Philip S. Bailey. Editorial Pearson Educação, 1998. ISBN: 9701701208. Pág. 45
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