37014 Obraz (1151)

28

Rys. 1.1. Trzy teoretycznie możliwe rozmieszczenia czterech podstawników a. b, c, d wokół atomu węgla. A — układ tetraedry czny. B- układ kwadratowy. C — układ piramidy tetragonalnej.

Układ kwadratowy i układ piramidy tetragonalnej można odrzucić na podstawie liczby izomerów, ponieważ wymagają one. żeby każdy związek typu CXjY: miał dwa izomery, różniące się ułożeniem podstawników X i Y względem siebie, podczas gdy nigdy nie udało się zauważyć istnienia takich izomerów. W    kwadratowym i w piramidzie tetragonalnej podstawniki X

mogłyby leżeć w sąsiednich narożach kwadratu albo w narożach połączonych przekątną. Są to położenia różne w sensie geometrycznym, ponieważ odpowiadają im różne odległości między podstawnikami. Położenia takie prowadzą do różnic chemicznych, bo różne odległości międzyatomowe pociągają za sobą odmtcraie własności ehemicyne Pamiętanie o tym fundamentalnym fakcie jest dla zrozumienia izomerii, wynikającej z różnej konfiguracji cząsteczek o jednakowej konstytucji (rozdz. 1.5).

Związki o takiej samej konstytucji ale odmiennej konfiguracji cząsteczek są izomerami przestrzennymi czyli stereo izomerami.

Tetraedrycznc rozmieszczenie podstawników znalazło liczne potwierdzenia doświadczalne. Wiemy z całą pewnością, że gdy atom węgla tworzy cztery wiązania pojedyncze, czyli jest otoczony przez cztery podstawniki, to podstawniki te są położone na narożach czworościanu, w środku którego znajduje się atom węgła. Gdy wszystkie cztery podstawniki są takie same, to czworościan jest

regularny. W takim przypadku wiązania z centralnym atomem węgla mają jednakową długość i wszystkie kąty między wiązania mi mają po 109,5°. Gdy nie wszystkie podstawniki są identyczne, to występują odchylenia od idealnego tetraedru umiarowego.

13- Wzory przestrzenne

Wzory przestrzenne pokazują nie tylko konstytucję ale także konfigurację cząsteczek. Pisanie przestrzennych wzorów strukturalnych wymaga specjalnych konwencji dla pokazania podstawników leżących w płaszczyźnie papieru względnie nad tą płaszczyzną lub pod nią. Obecnie zalecana jest konwencja, według której niepogrubione linie ciągłe obrazują wiązania leżące w płaszczyźnie papieru. Linie pogrubione pokazują wiązania leżące nad płaszczyzną a liniami przerywanymi zaznaczamy wiązania skierowane pod płaszczyznę:

dwa spośród kilku możliwych wzorow przestrzennych dichlorometanu CHjClj

Na ogół nie ma potrzeby przedstawiania w ten sposób konfiguracji dichlorometanu albo innych prostych związków ale wzory takie przydają się w przypadku bardziej złożonych cząsteczek.

Konwencja przerywanych i pogrubionych kresek nie zawsze musi być stosowana dla pokazywania konfiguracji. Cel ten można też osiągnąć za pomocą wzorów przedstawiających cząsteczkę oglądaną w określonej perspektywie. Ilustrują to wzory izomerów 1,2-dimetylocyklopropanu, które w przejrzysty sposób pokazują dwa różne położenia grup metylowych względem płaszczyzny pierścienia: