Nomor Isomer Dan Karbon Tetrahedral.docx

4.2 Nomor Isomer dan Karbon Tetrahedral Mari kita mulai pelajaran stereokimia pada metana dan beberapa produk substitusi yang sederhana. Setiap senyawa rumit yang mengandung karbon merupakan sebutan untuk empat atom lain yang dapat dianggap sebagai turunan dari metana, dan apapun yang kita belajar tentang bentuk molekul metana dapat diterapkan pada bentuk molekul yang jauh lebih rumit. adanya difraksi elektron, difraksi sinar-x, dan spektroskopi menunjukkan bahwa ketika karbon berikatan dengan empat atom lain obligasinya diarahkan pada sudut tetrahedron. Untuk setiap atom Y, hanya satu substansi formula CH_3 Y yang pernah ditemukan. Klorinasi metana menghasilkan hanya satu compound formula CH_3 Cl, menghasilkan brominasi hanya satu senyawa formula CH_3 Br. Demikian pula hanya satu CH_3 F diketahui, dan ony satu 〖CH〗 _3 I. Memang, hal yang sama berlaku jika Y mewakili, bukan hanya sebuah atom, tetapi sekelompok atom (kecuali kelompok ini begitu rumit sehingga di dalamnya diri membawa tentang isomerisme), hanya ada satu CH_3 OH, hanya satu 〖CH〗 _3 COOH, hanya satu 〖CH〗 _3 〖〗 _3 SO H. Apa yang dikemukakan di tentang susunan atom dalam metana? Ini menunjukkan bahwa setiap atom hidrogen dalam metana setara dengan setiap atom hidrogen lainnya, sehingga penggantian salah satu di antara menimbulkan produk yang sama. Jika atom hidrogen dari metana tidak ekuivalen, dari penggantian satu akan menghasilkan senyawa yang berbeda bahwa penggantian lain, dan isomer produk substitusi akan diperoleh. Dengan cara apa atom metana diatur sehingga empat atom hidrogen yang setara? Ada tiga pengaturan seperti: (a) pengaturan planar (I) di mana karbon di pusat persegi panjang (atau persegi) dan atom hidrogen di setiap sudut, (b) pengaturan piramida (II) di mana karbon adalah di puncak piramida dan atom hidrogen di setiap sudut dasar persegi, (c) susunan tetrahedral di mana karbon berada di pusat tetrahedron dan atom hidrogen di setiap sudut. Bagaimana kita tahu bahwa masing-masing pengaturan dapat menimbulkan hanya satu substansi rumus CH_3 Y? Seperti biasa untuk masalah seperti ini, jawabannya terletak pada penggunaan model molekul. (Gumdrops dan tusuk gigi dapat digunakan untuk membuat struktur seperti I dan II, yang sudut ikatan dari molekul model biasa tidak cocok.) Sebagai contoh, kita buat untuk model identik I. Dalam satu model adalah tempat, mengatakan, atas kanan H dengan atom yang berbeda Y, diwakili oleh bola yang berbeda warna atau gula permen karet, dalam model lain kita similary ganti, katakanlah, kanan bawah H. Kami selanjutnya melihat cuaca atau tidak dua model yang dihasilkan adalah superimposable; bahwa adalah, kita melihat cuaca atau tidak, oleh manipulasi kecuali membungkuk atau pemecahan obligasi, kita dapat membuat model bertepatan di semua bagian mereka. Jika dua model yang superimposable, mereka hanya mewakili dua molekul dari senyawa yang sama, jika model tidak superimposable, mereka mewakili molekul senyawa berbeda yang, karena mereka memiliki rumus molekul yang sama, secara definisi isomer (hal. 40). Apapun hidrogen kita ganti dalam I (atau II atau III), kita gerbang struktur yang sama. Dari setiap pengaturan selain ketiga, kami akan lebih dari satu struktur. Sepanjang senyawa dari rumus CH_3 Y yang bersangkutan, bukti nomor isomer membatasi struktur metana menjadi salah satu dari tiga kemungkinan.

Untuk setiap atom Y dan Z untuk setiap atom, hanya satu substansi formula CH_2 YZ yang pernah ditemukan. Halogenasi dari metana, misalnya, hanya menghasilkan satu senyawa formula CH_2 ClBr. Dari tiga kemungkinan struktur metana, hanya satu tetrahedral adalah consident sedikit pun bukti ini. Dengan demikian, hanya struktur tetrahedral untuk metana sepakat dengan bukti nomor isomer. Memang benar bahwa ini bukti negatif, satu mungkin berpendapat bahwa isomer ada yang belum pernah diisolasi atau dideteksi karena teknik eksperimental tidak cukup baik. Tapi seperti yang kita katakan sebelumnya, setiap senyawa yang mengandung karbon terikat empat atom lain dapat dianggap sebagai turunan dari metana, penginapan penyusunan ratusan ribu senyawa semacam ini, jumlah isomer yang diperoleh selalu konsisten dengan konsep atom karbon tetrahedral. Ada tambahan, bukti positif untuk atom karbon tetrahedral: ditemukannya hanya jenis isomer enansiomer - yang diperkirakan untuk senyawa formula CWXYZ. Itu adalah adanya enansiomer yang meyakinkan van't Hoff dan Lebel bahwa atom karbon tetrahedral. Tapi untuk memahami apa yang enansiomer, pertama-tama kita harus belajar tentang sifat yang disebut aktivitas optik. 4.3 Aktivitas optik. Sinar terpolarisasi-bidang Cahaya memiliki sifat tertentu yang paling dipahami dengan mempertimbangkan untuk menjadi sebuah fenomena gelombang di mana getaran terjadi di sudut kanan ke arah di mana cahaya bergerak. Ada jumlah tak terbatas pesawat melewati garis propagasi, dan lampu biasa yang bergetar dalam semua palnes ini. Jika kita concider bahwa kita melihat langsung ke sinar senter, Gambar. 4.1 menunjukkan skema semacam getaran yang sedang berlangsung, semua prependicular ke saluran antara mata kita dan kertas (senter). Sinar terpolarisasi-bidang cahaya yang getaran berlangsung di hanya salah satu dari pesawat mungkin. Cahaya biasa menjadi cahaya terpolarisasi-bidang dengan melewatkannya melalui lensa terbuat dari bahan yang dikenal sebagai Polaroid atau lebih tradisional melalui potongan kalsit (bentuk kristal tertentu CaCO_3) ditata sedemikian rupa untuk membentuk apa yang disebut prisma Nicol. Zat optik aktif adalah salah satu yang berputar bidang cahaya terpolarisasi. Ketika cahaya terpolarisasi, bergetar pada bidang tertentu, dilewatkan pikir zat optik aktif, emergest bergetar pada bidang yang berbeda. 4.4 Polarimeter Bagaimana rotasi ini bidang terpolarisasi cahaya ini-poptical aktivitas dideteksi? Hal ini baik dideteksi dan diukur dengan suatu alat yang disebut polarimeter, yang direpresentasikan pada Gambar. 4.2. terdiri dari sumber cahaya, dua lensa (Polaroid atau Nicol), dan antara lensa tabung untuk menahan zat yang sedang diperiksa untuk aktivitas optik. Ini diatur sedemikian rupa sehingga cahaya melewati salah satu lensa (polarizer), kemudian tabung, maka lensa kedua (analyzer), dan akhirnya mencapai mata kita. Ketika tabung tyhe kosong, kita menemukan bahwa jumlah maksimum cahaya mencapai mata kita ketika dua lensa begitu diatur sehingga mereka melewati Sinar bergetar pada bidang yang

sama. Jika kita memutar lensa yang dekat mata kita, mengatakan, kami menemukan bahwa cahaya meredup, dan mencapai minimum ketika lensa di sudut kanan ke posisi sebelumnya. Mari kita menyesuaikan lensa sehingga jumlah maksimum cahaya yang diizinkan masuk. (dalam prakteknya, lebih mudah untuk mendeteksi minimum dari maksimal, prinsipnya tetap sama). Sekarang mari kita menempatkan sampel yang akan diuji dalam tabung. Jika zat tidak mempengaruhi bidang polarisasi, transmisi cahaya masih maksimal dan substansi dikatakan optik tidak aktif. Jika, di sisi lain, substansi memutar bidang polarisasi, maka lensa dekat mata kita harus diputar untuk menyesuaikan dengan pesawat baru jika transmisi cahaya lagi menjadi maksimal, dan substansi yang dikatakan optik tidak aktif. Jika rotasi pesawat, dan karenanya kami rotasi lensa, adalah di sebelah kanan (searah jarum jam), substansi yang dekstrorotatori. (latin: dexter, kanan), jika rotasi adalah ke kiri (counterclock-bijaksana), substansi yang levorotatori (latin: laevus, kiri). Kita bisa menentukan tidak hanya itu substansi telah diputar pesawat, dan ke arah mana, tetapi juga oleh berapa banyak. Jumlah rotasi hanyalah jumlah derajat bahwa kita harus memutar lensa untuk menyesuaikan dengan cahaya. Simbol-simbol + dan - digunakan untuk menunjukkan rotasi ke kanan dan ke kiri, masing-masing. Asam laktat (hal. 129) yang diekstrak dari jaringan otot berputar Sinar ke kanan, dan karenanya dikenal sebagai asam laktat dekstrorotatori, atau (+) - asam laktat. 2-metil-1-butanol yang diperoleh dari minyak fusel (dengan-produk dari fermentasi pati menjadi etil alkohol) berputar Sinar ke kiri, dan dikenal sebagai levorotation 2-metil-1-butanol, atau (- )-2-metil-1-butanol. 4.5 rotasi Tertentu Sejak putaran optik dari jenis kita tertarik disebabkan oleh molekul individu dari senyawa aktif, jumlah rotasi tergantung pada berapa banyak molekul cahaya bertemu dalam melewati tabung.Cahaya akan menghadapi dua kali lebih banyak molekul dalam tabung 20 cm selama dalam tabung panjang 10 cm, dan rotasi akan dua kali lebih besar. Jika senyawa aktif dalam larutan, jumlah molekul yang dihadapi oleh cahaya akan tergantung pada konsentrasi. Untuk panjang tabung yang diberikan, cahaya akan menghadapi dua kali lebih banyak molekul dalam larutan 2 g per 100 cm ^ 3 dari solfent seperti dalam larutan yang mengandung 1 g per 100 cm ^ 3 pelarut, dan rotasi akan dua kali lebih besar. Ketika tunjangan yang dibuat untuk panjang tabung dan konsentrasi, ditemukan bahwa jumlah rotasi, serta arah, merupakan karakteristik dari masing-masing individu senyawa optik aktif. Rotasi spesifik adalah jumlah derajat rotasi diamati secara jika 1 - tabung decimeter digunakan, dan senyawa yang diperiksa adalah presento tingkat 1g/cm ^ 3. Hal ini biasanya dihitung dari pengamatan dengan tabung panjang lain dan pada konsentrasi yang berbeda dengan cara persamaan. [∝] = 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑠𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘 =

∝ 𝐼𝑥𝑑

𝑅𝑜𝑡𝑎𝑠𝑖 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑎𝑡𝑖 (𝑑𝑟𝑎𝑗𝑎𝑡) 𝑔 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 (𝑑𝑚)𝑥 ⁄ 3 cm

Rotasi spesifik adalah sebanyak milik senyawa sebagai titik leleh, titik didih, takdir, atau indeks bias. Dengan demikian rotasi spesifik dari 2 - metil - 1 - butanol yang diperoleh dari minyak fusel adalah [∝]20 𝐷 = −5.90° Berikut 20 adalah temperatur dan D adalah panjang gelomabang dari cahaya yang digunakan dalam pengukuran (D garis natrium, 5893 A).