Organische Chemie: Strukturformel

Strukturformeln dienen zur modellartigen Darstellung von Atomen und Molekülen. Sie sind recht nützlich wenn es darum geht Reaktionen oder bestimmte Eigenschaften von Molekülen zu verstehen.

Vereinfachte Strukturformel der Acetylsalicylsäure (Aspirin®)

Grundsätzlich werden Elemente in Strukturformeln mit ihren Abkürzugen (z.B. H für Wasserstoff oder Br für Brom) dargestellt. Elektronen werden als Punkte und Elektronenpaare genauso wie Atombindungen als Striche dargestellt. Der Einfachheit halber gibt es auch sogenannte Halbstrukturformeln (nicht zu verwechseln mit vereinfachten Strukturformeln) die einfacher zu zeichnen sind, da sie unwichtige Details auslassen.

Eine vollständige Strukturformel von N₂ sieht folgendermaßen aus:

$\mathrm {\vert N\vdots \ +\ \vdots N\vert \qquad \rightarrow \qquad \vert N\equiv N\vert }$

Die Bindung zwischen den beiden N-Atomen wird mit den drei Strichen (genauso die freien Elektronenpaare) dargestellt. Warum es gerade zu einer Dreifachbindung und nicht etwa zu einer Vierfach- oder Einfachbindung zwischen den Atomen kommt, kann nur mit dem Orbitalmodell, welches Thema des nächsten Kapitels ist, erklärt werden.

Wichtig ist, dass in einer Strukturformel nur die Außenelektronen eines Elements dargestellt werden (bei N sind das fünf), freie (Außen-)Elektronen als Punkte und freie (Außen-)Elektronenpaare als Striche eingezeichnet werden. Auch an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass man auch hier auf das Orbitalmodell zurückgreifen muss, da sonst nicht definiert ist, ob um ein einzelnes N-Atom nun fünf freie Elektronen, oder ein freies Elektronenpaar und drei freie Elektronen, oder oder oder einzuzeichnen sind.

Halbstrukturformel

Komplexere Moleküle wie z.B. der Ethanol (C₂H₅OH) werden öfters mit der platzsparenden Halbstrukturformel, bei der unwichtige Details nicht eingezeichnet werden, dargestellt.

Ethanol	$\mathrm {CH_{3}-CH_{2}-OH}$
2-Propen-1-ol	$\mathrm {HO-CH_{2}-CH=CH_{2}}$

Sofort fällt die Kompaktheit dieser Halbstrukturformel auf.

Es gibt noch weitere Variationen der Strukturformel, wie zum Beispiel bei der Acetylsalicylsäure oben, bei der keine H-Atome sowie keine freien Elektronenpaare und bestimmte C-Atome eingezeichnet sind, die aber zum Verständnis der organischen Schulchemie nicht von großer Bedeutung sind.

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