Struktura chemickch slouenin Typy vazeb isomerie Richard Vytek

Struktura chemických sloučenin Typy vazeb, isomerie Richard Vytášek 2008

Kovalentní vazba • vzniká při takovém vzájemném sdílení dvou elektronů atomy, kdy dojde překryvu jejich hustot a vznikne molekulový orbital • přesáhne-li podíl elektrostatických sil 50%, nazýváme takovou vazbu iontovou • vazba stejných atomů (resp. stejně elektropositivních atomů) je nepolarizovaná, v opačném případě je kovalentní vazba polarizovaná

Iontová vazba • silná polarizace kovalentní vazby vede vytváření poměrně velkého parciálního náboje na atomech - vazba se stává elektrostatickou • mezi nepolární kovalentní vazbou a iontovou je plynulý přechod

Fajansovy pravidla Kovalentní vazba • • vysoký náboj kationtů malé kationty velké anionty nestabilní konfigurace valenčních elektronů Iontová vazba • kationty mají malý náboj • velké kationty • malé anionty • stabilní elektronová struktura (konfigurace vzázného plynu)

Iontové sloučeniny ve vodě disociují na kationty a anionty

Změna struktury vody v okolí iontu

Další nekovalentní interakce

Vliv vodíkové vazby na biomolekuly

Párování nukleobazí pomocí vodíkových vazeb

Uhlík • elektronová struktura 1 s 2 2 p 2 • elektrony nemají stejnou energii (2 p > 2 s) • hybridní orbitaly vznikají lineární kombinací původních atomových orbitalů a všechny mají stejnou energii

Uhlík - hybridní orbitaly 3 sp lineární kombinací orbitalu 2 s a tří orbitalů 2 p vznikají čtyři hybridní orbitaly sp 3

Uhlík - hybridní orbitaly sp 2 • lineární kombinací orbitalu 2 s a dvou orbitalů 2 p vznikají tři hybridní orbitaly sp 2

Tvorba vazby s a vazby p

Uhlík - hybridní orbitaly sp a vznik trojné vazby • lineární kombinací orbitalu 2 s a orbitalů 2 p vznikají dva hybridní orbitaly sp • zbylé dva 2 p orbitaly se podílí na vzniku dvou p vazeb - trojné vazby

Konformace • orientace molekuly v prostoru (3 D) • molekula se může vyskytovat v mnoha různých konformacích • různé konformace jsou vytvářeny rotací podle jednoduché vyzby

Rotace jednoduché vazby C-C • jednotlivé stavy při rotaci kolem jednoduché vazby C-C (rotamery) nelze od sebe odlišit, ale mohou mít vliv na reaktivitu

Tautomerie • specifický případ konstituční izomerie • změna polohy vodíku, rep. dvojné vazby, přičemž oba stavy jsou v dynamické rovnováze (sloučeniny nelze od sebe oddělit) • typickým příkladem je enol a keto forma

Konformace cyklohexanu • možných konformací je celá řada, ale nejstabilnější jsou dvě - židlička a vanička - a jsou v rovnováze • konformace židličky je více zastoupena, neboť její energie je nižší

Konformace glukosy je podobná jako u cyklohexanu

Izomerie sloučeniny se stejným sumárním vzorcem, ale odlišnou molekulovou strukturou se nazývají izomery konstituční izomery odlišné pořadí atomů či místo násobné vazby či připojení substituentu konfigurační izomery (stereoizomery)

Skeletální izomery liší se v uhlíkaté kostře

Izomerie funkčních skupin Izomery se od sebe liší funkčními skupinami

Posiční izomerie Izomery obsahují stejné funkční skupiny, ale liší se jejich umístěním nebo umístěním dvojných/trojných vazeb

Tautomerie • specifický případ konstituční izomerie • změna polohy vodíku, rep. dvojné vazby, přičemž oba stavy jsou v dynamické rovnováze (sloučeniny nelze od sebe oddělit) • typickým příkladem je enol a keto forma

Stereochemie • studuje prostorové uspořádání molekul konfigurační izomery (stereoizomery) : geometrické izomery optické izomery

Geometrické isomery cis/trans izomery • obsahují vazbu neumožňující rotaci (obvykle dvojná vazba, ale např. i cyklická sloučenina) • dva různé substituenty na prvním uhlíku a dva různé substituenty na druhém uhlíku

1, 2 -dichlorcyklohexan

Asymetrický (chirální) uhlík • má čtyři různé substituenty • je příčinou optické aktivity - stáčení roviny polarizovaného světla • je odpovědný za optickou izomerii