Ustalanie nazwy systematycznej izomerów $na przykładzie alkanu$

Ten rozdział szczegółowo omawia proces nadawania nazw systematycznych izomerom alkanów, co jest kluczową umiejętnością w chemii organicznej. Przedstawiono krok po kroku procedurę nazewnictwa, używając konkretnego przykładu.

1. Pierwszym krokiem jest znalezienie i zaznaczenie najdłuższego łańcucha węglowego w cząsteczce. Nazwa alkanu odpowiadającego temu łańcuchowi staje się podstawą tworzonej nazwy. W przypadku kilku łańcuchów o tej samej długości, wybiera się ten z największą liczbą podstawników.
2. Następnie numeruje się atomy węgla w łańcuchu głównym, zaczynając od atomu skrajnego, położonego najbliżej pierwszego rozgałęzienia. Celem jest uzyskanie jak najmniejszych lokantów dla podstawników.
3. Kolejnym etapem jest zaznaczenie podstawników i ustalenie ich nazw. Jeśli przy jednym atomie węgla znajdują się dwa podstawniki, przypisuje się im ten sam lokant. Liczbę identycznych podstawników oznacza się przedrostkami: di-, tri-, tetra- itd.

Example: W przykładzie przedstawiono cząsteczkę z dwoma podstawnikami metylowymi przy drugim atomie węgla łańcucha głównego.

4. Ostatnim krokiem jest napisanie pełnej nazwy izomeru. Najpierw podaje się lokanty, liczbę i rodzaj podstawników w kolejności alfabetycznej, a następnie nazwę węglowodoru pochodzącą od najdłuższego łańcucha.

Highlight: Nazwa izomeru w podanym przykładzie to: 2,2-dimetylobutan.

Rozdział zawiera również ważne definicje pojęć takich jak łańcuch główny, podstawniki i lokant, które są niezbędne do prawidłowego nazywania izomerów.

Vocabulary:

• Łańcuch główny to najdłuższy i najbardziej rozgałęziony łańcuch węglowy w cząsteczce węglowodoru.
• Podstawniki to atomy lub grupy atomów związane z łańcuchem głównym.
• Lokant to numer atomu węgla łańcucha głównego, do którego przyłączony jest podstawnik.

Na końcu rozdziału wprowadzono pojęcie rzędowości atomów węgla w cząsteczce węglowodoru. Rzędowość zależy od liczby połączeń danego atomu węgla z innymi atomami węgla i może być pierwszo-, drugo-, trzecio- lub czwartorzędowa.

Definition: Rzędowość atomu węgla określa się na podstawie liczby połączeń z innymi atomami węgla: pierwszorzędowy $1°$ - połączony z jednym, drugorzędowy $2°$ - z dwoma, trzeciorzędowy $3°$ - z trzema, czwartorzędowy $4°$ - z czterema atomami węgla.

Nazewnictwo Systematyczne i Rzędowość Atomów Węgla

Ta część koncentruje się na szczegółowych zasadach nazewnictwa systematycznego oraz koncepcji rzędowości atomów węgla.

Definition: Łańcuch główny to najdłuższy i najbardziej rozgałęziony łańcuch węglowy w cząsteczce węglowodoru.

Vocabulary:

• Podstawniki: atomy lub grupy atomów związane z łańcuchem głównym
• Lokant: numer atomu węgla łańcucha głównego, do którego przyłączony jest podstawnik

Highlight: Rzędowość atomu węgla określa się przez liczbę innych atomów węgla, z którymi jest on połączony:

• Pierwszorzędowy $1°$: połączony z jednym atomem węgla
• Drugorzędowy $2°$: połączony z dwoma atomami węgla
• Trzeciorzędowy $3°$: połączony z trzema atomami węgla
• Czwartorzędowy $4°$: połączony z czterema atomami węgla

Zjawisko izomerii

Izomeria to kluczowe pojęcie w chemii organicznej, opisujące występowanie związków o identycznym składzie chemicznym, ale różnej budowie cząsteczek. Rozdział ten wprowadza podstawowe definicje i rodzaje izomerii, ze szczególnym uwzględnieniem alkanów.

Definition: Izomeria to zjawisko występowania związków chemicznych o takim samym składzie chemicznym $wzorze sumarycznym$, lecz różnej budowie cząsteczek $różnych wzorach strukturalnych$.

Wyróżniamy dwa główne typy izomerii: konstytucyjną $strukturalną$ oraz przestrzenną $stereoizomerię$. Izomeria konstytucyjna obejmuje izomerię szkieletową, położenia i funkcyjną. Izomeria szkieletowa dotyczy różnic w budowie szkieletu węglowego cząsteczek.

Highlight: Dla alkanów o tej samej liczbie atomów węgla, temperatura wrzenia obniża się wraz ze zwiększeniem stopnia rozgałęzienia łańcucha węglowego.

Alkany można podzielić na rozgałęzione i nierozgałęzione, co ma istotny wpływ na ich właściwości fizyczne i chemiczne. Pierwszym alkanem w szeregu homologicznym, który posiada izomery, jest butan.

Vocabulary: Grupa alkilowa to fragment cząsteczki alkanu powstający w wyniku odłączenia atomu wodoru. Potocznie nazywana jest alkilem.

Rozdział zawiera również tabelę przedstawiającą wzory i nazwy wybranych alkanów oraz odpowiadających im grup alkilowych, co stanowi podstawę do zrozumienia nomenklatury związków organicznych.