CÔNG THỨC BÁN PHÁT TRIỂN: NÓ LÀ GÌ VÀ VÍ DỤ (METAN, PROPAN, BUTAN ...) - HÓA HỌC - 2026

Công thức bán khai triển , còn được gọi là công thức bán cấu trúc, là một trong nhiều dạng biểu diễn có thể có cho phân tử của hợp chất. Nó rất hay lặp lại trong hóa học hữu cơ, đặc biệt là trong các văn bản học thuật, vì nó chỉ ra thứ tự chính xác của một phân tử và các liên kết cộng hóa trị của nó.

Không giống như công thức đã phát triển, giống với công thức cấu tạo, công thức này không hiển thị các liên kết CH, bỏ qua chúng để đơn giản hóa việc biểu diễn. Từ công thức này, bất kỳ người đọc nào cũng có thể hiểu xương sống của phân tử là gì; nhưng không phải hình học của nó hoặc bất kỳ khía cạnh lập thể nào.

Công thức bán khai triển 2-metylheptan. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Để làm rõ điểm này, ở trên chúng ta có công thức bán khai triển của 2-metylheptan: một ankan phân nhánh có công thức phân tử là C ₈ H ₁₈ , và tuân theo công thức chung C _n H _{2n + 2} . Lưu ý rằng công thức phân tử hoàn toàn không nói gì về cấu trúc, trong khi công thức bán phát triển đã cho phép chúng ta hình dung cấu trúc này như thế nào.

Ngoài ra, lưu ý rằng các liên kết CH bị bỏ qua, chỉ làm nổi bật các liên kết CC tạo nên chuỗi hoặc khung carbon. Sẽ thấy rằng đối với các phân tử đơn giản, công thức được khai triển trùng với công thức cô đọng; và ngay cả với phân tử.

Ví dụ

Mêtan

Công thức phân tử của metan là CH ₄ , vì nó có 4 liên kết CH và có dạng tứ diện trong hình học. Những dữ liệu này được cung cấp bởi công thức cấu trúc với các nêm bên ngoài hoặc bên dưới mặt phẳng. Đối với mêtan, công thức ngưng tụ cũng trở thành CH ₄ , cũng như công thức thực nghiệm và bán khai triển. Đây là hợp chất duy nhất mà tính duy nhất này là đúng.

Lý do tại sao công thức bán khai triển của metan là CH ₄ là vì các liên kết CH của nó không được viết; nếu không, nó sẽ tương ứng với công thức cấu trúc.

Propan

Công thức bán khai triển của propan là CH ₃ -CH ₂ -CH ₃ , chỉ có hai liên kết CC. Phân tử của nó là tuyến tính, và nếu bạn để ý, công thức cô đọng của nó hoàn toàn giống nhau: CH ₃ CH ₂ CH ₃ , với điểm khác biệt duy nhất là các liên kết CC bị bỏ qua. Đối với propan, đúng là cả công thức bán khai triển và công thức ngưng tụ đều trùng khớp.

Trên thực tế, điều này đúng với tất cả các ankan mạch thẳng như sẽ tiếp tục được thấy trong các phần sau.

Butan

Công thức cấu tạo bán phần của butan là CH ₃ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₃ . Lưu ý rằng nó có thể được viết trên cùng một dòng. Công thức này nói đúng ra là tương ứng với công thức của n-butan, cho thấy rằng nó là đồng phân mạch thẳng và không phân nhánh. Đồng phân phân nhánh, 2-metylpropan, có công thức bán khai sau:

Công thức bán khai triển của 2-metylpropan. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Lần này nó không còn có thể được viết hoặc biểu diễn trên cùng một dòng. Hai đồng phân này có cùng công thức phân tử: C ₄ H ₁₀ , không dùng để phân biệt đồng phân này với đồng phân kia.

Pentane

Một lần nữa chúng ta có một ankan khác: pentan, có công thức phân tử là C ₅ H ₁₂ . Công thức bán khai triển của n -pentan là CH ₃ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₃ , dễ biểu diễn và giải thích, không cần đặt liên kết CH. Nhóm CH ₃ được gọi là metyl hoặc metyls, và CH ₂ là metylenes .

Pentan có các đồng phân cấu trúc phân nhánh khác, có thể được nhìn thấy trong hình dưới được đại diện bởi các công thức bán phát triển tương ứng của chúng:

Bán công thức cấu tạo của đồng phân hai nhánh của pentan. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Đồng phân là 2-metylbutan, còn được gọi là isopentan. Trong khi đó, đồng phân b là 2,2-đimetylpropan, còn được gọi là neopentan. Công thức bán phát triển của nó làm cho sự khác biệt giữa hai đồng phân rõ ràng; nhưng nó không nói nhiều về những phân tử như vậy trông như thế nào trong không gian. Đối với điều này, các công thức và mô hình cấu trúc sẽ là cần thiết.

Ethanol

Công thức bán khai triển không chỉ được sử dụng cho ankan, anken hoặc anken mà còn cho bất kỳ loại hợp chất hữu cơ nào. Như vậy, etanol, một rượu, có công thức bán khai: CH ₃ -CH ₂ -OH. Lưu ý rằng một liên kết CO bây giờ được biểu diễn, nhưng không phải là liên kết OH. Tất cả các liên kết hydro đều bị bỏ qua.

Các rượu mạch thẳng dễ biểu diễn như ankan. Nói tóm lại: tất cả các công thức bán khai triển cho phân tử mạch thẳng đều dễ viết.

Kể cả khí không sắc và mùi

Ete cũng có thể được biểu diễn bằng các công thức bán phát triển. Trong trường hợp đimetyl ete, có công thức phân tử là C ₂ H ₆ O, công thức bán khai triển là : CH ₃ -O-CH ₃ . Lưu ý rằng đimetyl ete và etanol là đồng phân cấu tạo vì chúng có cùng công thức phân tử (đếm số nguyên tử C, H và O).

Cyclohexane

Các công thức bán phát triển cho các hợp chất nhánh khó biểu diễn hơn các công thức tuyến tính; nhưng thậm chí nhiều hơn là các hợp chất mạch vòng, chẳng hạn như xyclohexan. Công thức phân tử của nó tương tự như đối với hexene và các đồng phân cấu trúc của nó: C ₆ H ₁₂ , vì vòng lục giác được tính là không bão hòa.

Để đại diện cho xyclohexan, một vòng lục giác được vẽ ở các đỉnh mà các nhóm metylen, CH ₂ , sẽ nằm , như hình dưới đây:

Công thức bán khai triển của xyclohexan. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Công thức đã phát triển cho xyclohexan sẽ cho thấy các liên kết CH, như thể vòng có các "ăng ten" truyền hình.

Axit photpho

Công thức phân tử của axit photpho là H ₃ PO ₃ . Đối với nhiều hợp chất vô cơ, công thức phân tử là đủ để cung cấp cho bạn hình dung về cấu trúc. Nhưng có một số ngoại lệ, và đây là một trong số đó. Với thực tế rằng H ₃ PO ₃ là một axit điprotic, công thức bán khai triển là: HPO (OH) ₂ .

Đó là, một trong những hydro được gắn trực tiếp vào nguyên tử phốt pho. Tuy nhiên, công thức H ₃ PO ₃ cũng thừa nhận một phân tử có công thức bán khai triển: PO (OH) ₃ . Trên thực tế, cả hai đều được gọi là chất làm căng.

Các công thức bán phát triển trong hóa học vô cơ rất giống với các công thức cô đọng trong hóa học hữu cơ. Trong các hợp chất vô cơ, vì chúng không có liên kết CH và vì về nguyên tắc chúng đơn giản hơn, nên công thức phân tử của chúng thường đủ để mô tả chúng (khi chúng là hợp chất cộng hóa trị).

Nhận xét chung

Các công thức bán khai triển rất phổ biến khi học sinh học các quy tắc của danh pháp. Nhưng một khi đã được đồng hóa, nói chung, các ghi chú hóa học được nhồi nhét với các công thức cấu trúc kiểu xương; Có nghĩa là, không chỉ các liên kết CH bị bỏ qua, mà thời gian cũng được tiết kiệm bằng cách bỏ qua C.

Đối với phần còn lại, trong hóa học hữu cơ các công thức cô đọng thường lặp lại hơn so với các công thức bán khai triển, vì công thức đầu tiên thậm chí không cần viết các liên kết như trong công thức sau. Và khi nói đến hóa học vô cơ, những công thức bán phát triển này ít được sử dụng rộng rãi hơn.

Người giới thiệu

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
2. Wikipedia. (Năm 2020). Công thức bán phát triển. Phục hồi từ: es.wikipedia.org
3. Siyavula. (sf). Cấu trúc phân tử hữu cơ. Phục hồi từ: siyavula.com
4. Jean Kim và Kristina Bonnett. (Ngày 05 tháng 6 năm 2019). Vẽ cấu trúc hữu cơ. Hóa học Libretexts. Được khôi phục từ: chem.libretexts.org
5. Giáo viên. MARL và JLA. (sf). Giới thiệu về các hợp chất của cacbon. . Đã khôi phục từ: ipn.mx