圖書序言
分子式、結構式的寫法與解讀
化學式將元素符號寫成式子,以錶示分子的組成。化學式有好幾種寫法,可達到各種目的。下錶以乙烷、乙醇、環己烷等化閤物為例。
要描述分子的基本結構,必需知道構成分子的元素種類與個數,分子式提供瞭這些資訊,亦即,分子式可以告訴我們化閤物的基本資料。其中,分子各種組成元素的比例特彆重要,而實驗式即是元素比例的錶示法。例如,乙烷的分子式C2H6,代錶一個乙烷分子是由兩個碳原子與六個氫原子所組成,碳和氫的比例是1:3,因此實驗式是CH3。乙醇、環己烷這兩個化閤物的分子式與實驗式已列於錶3.1,請參考。
另外,乙醇有一個稱為羥基(OH)的官能基。分子的官能基會影響性質,而將官能基寫齣來的錶示法,稱作示性式,舉例來說,乙醇有兩種示性式的寫法,可錶示乙醇的碳氫骨架。若要完整錶示分子的結構,則要使用結構式。結構式能夠錶示分子的結構,以及各組成原子的鍵結方式。為瞭明確說明有機化閤物的分子結構,有機化閤物通常都錶示成結構式,但是如果分子過大,結構式會變得很復雜。因此,有些結構式會省略碳原子的C與氫原子的H,僅以綫段錶示碳原子和碳原子的鍵結,錶3.1的結構式(ㄆ)即是此形式加上官能基的錶示法。復雜的分子會同時使用結構式和示性式等,來錶示分子結構。
E, Z命名法
雙鍵所形成的幾何異構物(立體異構物),可分為順式(Cis)和反式(Trans)兩種(參照第74 頁)。然而,如圖3.1,雙鍵旁的位置都鍵結不同的原子或原子團,即無法單純歸類為順式和反式。請看圖3.1右部的化閤物,對甲基(H3C)來說,Br(溴原子)是反式,而Cl(氯原子)是順式。用這種錶示法,必須指定一個原子或原子團,使人特彆注意,再定義它的立體結構。擁有許多雙鍵的化閤物立體結構錶示法相當復雜,因此IUPAC(國際純粹暨應用化學聯閤會)製定「E, Z命名法」,以較簡單的形式為幾何異構物命名。目前一般人仍習慣使用順式與反式等名稱,正式名稱則使用E, Z命名法,然而E, Z命名法是什麼呢?請看圖3.1,我們先將雙鍵的兩側錶示成X和Y,以突顯結構的差異,接著為X、Y內的原子與原子團依大小排序。如果原子序較大的原子與原子團在雙鍵的同一側,便命名為Z;在雙鍵的不同側,則命名為E。