Fő különbség – Szterikus vs torziós törzs
A törzs a molekula kötéselektronjai közötti taszítás. A molekula elrendeződése függ a straintól, mivel a kötés elektronpárjai úgy rendeződnek el, hogy a straint minimalizálják. Egy molekulában három fő feszültségtípus fordulhat elő. Ezek a szögfeszültség, a torziós feszülés és a sztérikus feszülés. A szögfeszültség akkor jelentkezik, amikor a tényleges molekulák kötésszögei eltérnek az ideális molekulákétól. A torziós feszültség akkor keletkezik, amikor a molekula elfordul egy kötés körül. Szterikus feszültség akkor keletkezik, amikor két vagy több terjedelmes csoport közel kerül egymáshoz. A fő különbség a sztérikus és torziós feszültség között az, hogy a sztérikus feszültség nem csökkenthető a molekula kötés körüli elforgatásával, míg a torziós feszültség csökkenthető a molekula kötés körüli elforgatásával.
Főbb tárgyalt területek
1. Mi a sztérikus feszülés
– Definíció, magyarázat példákkal
2. Mi a torziós feszülés
– Definíció, magyarázat példákkal
3. Mi a különbség a sztérikus és a torziós feszülés között
– A legfontosabb különbségek összehasonlítása
Főbb fogalmak: Szögtörzs, kötéselektronpár, sztérikus törzs, torziós törzs
Mi a sztérikus törzs
A sztérikus törzs két atom vagy atomcsoport közötti taszítás, amikor a köztük lévő távolság csökken. Ezt sterikus akadályoztatásnak is nevezik. A sztérikus törzs nagyon fontos a molekula elrendeződésének meghatározásában, mivel minden egyes molekula úgy van elrendezve, hogy a sztérikus törzs minimális legyen. Ha a sztérikus feszültség minimálisra csökken, akkor az adott molekula potenciális energiája is csökken. Mivel az anyag akkor stabil, ha alacsonyabb energiaszintje van, a molekula alacsonyabb energiaszintje stabil molekulává teszi azt.
A sztérikus feszültség fogalma nagyon fontos a kémiai reakció termékeinek előrejelzésében. Ennek oka, hogy az atomcsoportok úgy kapcsolódnak egy szénatomhoz, hogy a sztérikus akadály minimálisra csökkenjen. Ezért egy kémiai reakció olyan molekulakeveréket ad, amelyben stabil és instabil termékek is vannak. De ennek az elegynek a fő alkotóeleme mindig a stabil termék lesz, amelynek a sztérikus akadálya minimális.”
1. ábra: Szterikus törzs a szerves vegyületekben
Amint a fenti képen látható, a molekulák potenciális energiája aszerint nő, hogy milyen sztérikus törzzsel rendelkeznek. Ha két metilcsoport közötti távolság csökken, a potenciális energia nő.
2. ábra: A sztérikus törzs növekszik, ha terjedelmes csoportok vannak jelen
A fenti képen látható, hogy a sztérikus törzs növekszik, ha terjedelmes csoportok vannak jelen. A sterikusan jobban gátolt molekuláknak nagyobb a potenciális energiája a kevésbé sterikusan gátolt molekulákhoz képest. Ezért a kevésbé sztérikusan gátolt molekulák stabilabbak.
Mi a torziós feszültség
A torziós feszültség az atomok vagy atomcsoportok között fellépő taszítás, amikor a molekula egy szigma kötés körül forog. Ez a taszítás akkor figyelhető meg, amikor a kötés elektronjai elhaladnak egymás mellett. Ez a fajta feszülés fontos a szerves vegyületek stabil konformációinak meghatározásában. Ezeket a konformációkat Newman-vetületekkel lehet ábrázolni. Egy molekula Newman-projekciója a molekula konformációja, ha a C-C kötésen keresztül nézzük elöl-hátul irányból.
A torziós feszültség akkor keletkezik, ha a terjedelmes csoportok diéderes szöge alacsony. A diéderes szög a Newman-projekcióban két különböző szénatom két kötése közötti szög. Ha a diéderes szög nagy, akkor a torziós feszültség alacsony.
A Newman-projekciók kétféleképpen fordulnak elő, mint lépcsőzetes konformáció és fogyatkozó konformáció. Az eclipsed konformáció magas torziós feszültséget mutat, mint a staggered konformáció.
3. ábra: A Newman-projekció két típusa
Amint a fenti képen látható, a staggered konformáció 60o diéderes szöget mutat, az eclipsed konformáció pedig 0o diéderes szöget. Ha azonban a molekulát elforgatjuk, a konformáció megváltozik. A torziós alakváltozás az eltolt konformációban kisebb, mint a fogyatkozott konformációban. Amikor a molekulát elforgatjuk, a fogyatkozó konformáció staggerált konformációvá válhat; így a torziós feszültség csökken.
Különbség a sztérikus és torziós feszültség között
Definíció
Sztérikus feszültség: A szterikus törzs két atom vagy atomcsoport közötti taszítás, amikor a köztük lévő távolság csökken.
Torziós törzs: A torziós feszültség az a taszítás, amely az atomok vagy atomcsoportok között keletkezik, amikor a molekula elfordul egy szigma kötés körül.
A molekula elforgatása
Szterikus feszültség: A sztérikus feszültség nem csökkenthető a molekula sigma kötés körüli elforgatásával.
Torziós feszültség: A torziós törzs csökkenthető a molekula sigma kötés körüli forgatásával.
A törzs oka
Szterikus törzs: Szterikus törzs akkor keletkezik, amikor a molekula terjedelmes csoportjai közötti távolság csökken.
Torziós törzs: Torziós törzs akkor keletkezik, amikor a kötéselektronok a molekula forgása közben elmennek egymás mellett.
Következtetés
A molekula törzse a molekulában jelen lévő kötéselektronok vagy magányos elektronpárok közötti taszítás. Ez a taszítás a molekula potenciális energiájának növekedését okozza. Ezután a molekulát instabillá teszi. A molekula sztérikus feszültsége a molekulában jelenlévő terjedelmes csoportok és a terjedelmes csoportok közötti távolság határozza meg. A Newman-projekció egy egyszerű szerkezet, amely az atomok vagy atomcsoportok elrendeződését mutatja egy szerves molekulában. Használható a molekula torziós feszültségeinek meghatározására. A fő különbség a sztérikus és torziós feszültség között az, hogy a sztérikus feszültség nem csökkenthető a molekula kötés körüli elforgatásával, míg a torziós feszültség csökkenthető a molekula kötés körüli elforgatásával.
1. “Torziós feszültség”. OChemPal, Elérhető itt. Hozzáférés: 2017. aug. 28.
2. “Strain (Chemistry)”. Wikipédia, Wikimédia Alapítvány, 2017. július 25., Elérhető itt. Hozzáférés: 2017. aug. 28.
3. “Dihedral Angle”. OChemPal, Elérhető itt. Hozzáférés: 2017. aug. 28.
Image Courtesy:
1. “Napthalene phenanthraene methyl-methyl strai” By DMacks – Own work (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. “Steric hindrance disp” By Mwolf37 – Own work (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. “Escalonada e eclipsada” By Pauloquimico – Own work (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
