Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

An introduction to AS Level organic chemistry · ⁨הקדמה לכימיה אורגנית ברמת AS⁩

A-Level Chemistry · ⁨כימיה A-Level⁩ · Topic 13 · ⁨נושא 13⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
8:56

הקדמה לכימיה אורגנית ברמת AS

כימאים מצאו יותר מאשר עשר מיליון הידרוקarbonim ותרכובות פחמן. עשר מיליון. אז איך אפשר ללמוד כימיה אורגנית? כי כמעט כולם…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון⁩

13.1

Formulas, functional groups and naming · ⁨נוסחאות, קבוצות פונקציונליות ושמיות⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
  1. define the term hydrocarbon as a compound made up of C and H atoms only
  2. understand that alkanes are simple hydrocarbons with no functional group
  3. understand that the compounds in the table on pages 29 and 30 contain a functional group which dictates their physical and chemical properties
  4. interpret and use the general, structural, displayed and skeletal formulas of the classes of compound stated in the table on pages 29 and 30
  5. understand and use systematic nomenclature of simple aliphatic organic molecules with functional groups detailed in the table on pages 29 and 30, up to six carbon atoms (six plus six for esters, straight chains only for esters and nitriles)
  6. deduce the molecular and/or empirical formula of a compound, given its structural, displayed or skeletal formula
עברית
  1. הגדר את המונח מיצר הידרוקרבני כמתכון המורכב רק מאטומי C ו-H
  2. הבן ש-אלקאנים הם מיצרים הידרוקרבניים פשוטים ללא **קבוצה פונקציונלית
  3. הבן שהמתכונים בטבלה בעמודים 29 ו-30 מכילים קבוצה פונקציונלית שקובעת את תכוניהם הפיזיקליים והכימיים
  4. פרש והשתמש בנוסחאות הכלליות, המבנית, המוצגת והשלד של מחלקות המתכונים הנזכרות בטבלה בעמודים 29 ו-30
  5. הבן והשתמש בשמירה מערכתית של מיצרים אורגניים אלيفטיים פשוטים עם קבוצות פונקציונליות המפורטות בטבלה בעמודים 29 ו-30, עד שישה אטומי פחמן (שישה פלו שישה עבור אסטרים, שרשראות ישרות בלבד עבור אסטרים וניטרילים)
  6. גזור את הנוסחה המולקולרית ו/או האמפירית של מתכון, נתונה הנוסחה המבנית, המוצגת או השלד שלו

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

English

A hydrocarbon 碳氢化合物 is a compound of only carbon and hydrogen. Alkanes 烷烃 are the simplest hydrocarbons and have no functional group.

A functional group 官能团 is the reactive part of a molecule. It decides the physical and chemical properties of the compound, so molecules with the same functional group behave alike (for example the $\text{–OH}$ group in alcohols).

Types of formula

Formula What it shows
general formula 通式 the pattern for a whole family, e.g. alkanes are $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$
molecular formula 分子式 the actual number of each atom, e.g. $\text{C}_4\text{H}_{10}$
structural formula 结构式 the groups in order, e.g. $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$
displayed formula 展开式 every atom and every bond drawn out
skeletal formula 骨架式 lines for bonds; carbons at corners, hydrogens on carbon not shown

You can read off the empirical formula 实验式 (simplest ratio) from any of these.

Naming

Use systematic nomenclature 命名法: a stem for the number of carbons (meth-, eth-, prop-, but-, pent-, hex- for 1 to 6), an ending for the functional group, and numbers to show where groups are.

עברית
דוגמית של נפט גולמי כהה
נפט גולמי הוא תערובת מורכבת של הידרופרבונים — החומר הגלמי לכימיה אורגנית.

הידרופרבון הוא תרכובת של פחמן והידrogen בלבד. אלקנים הם ההידרופרבונים הפשוטים ביותר ואינם מכילים קבוצה פונקציונלית.

קבוצה פונקציונלית היא החלק הריאקטיבי של המולקולה. היא קובעת את התכונות הפיזיקליות והכימיות של התרכובת, ולכן מולקולות עם אותה קבוצה פונקציונלית מתנהגות בצורה דומה (למשל הקבוצה $\text{–OH}$ באלכוהולים).

סוגי נוסחאות

נוסחה מה שהיא מראה
נוסחה כללית הדפוס למשפחה כולה, לדוגמה אלקאנים הם $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$
נוסחה מולקולרית המספר המדויק של כל אטום, לדוגמה $\text{C}_4\text{H}_{10}$
נוסחה מבנית הקבוצות בסדר, לדוגמה $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$
נוסחה תצוגה (Display) כל אטום וכל קשר מצוירים במפורש
נוסחה שלד קווים לקשרים; פחמנים בפינות, מימן על פחמן אינו מוצג
בוטאן מצויר בארבע דרכים: הנוסחה המולקולרית, הנוסחה המבנית, הנוסחה המוצגת עם כל האטום והקשר, והשלד המשונן
אותה מולקולה (בוטאן) המוצגת בארבע דרכים — מולקולרית, מבנית, תצוגה ושלד — כאשר כל אחת מסתירה יותר פרטים מהקודמת לה

ניתן לקרוא את הנוסחה האמפירית (יחס הפשוט ביותר) מאחת מהנוסחאות הללו.

שמירה

השתמש בשמירה שיטתית: גזרה עבור מספר הפחמנים (מת-, את-, פרופ-, בוט-, פנט-, הקס- עבור 1 עד 6), סיומת עבור הקבוצה הפונקציונלית, ומספרים כדי להראות היכן נמצאות הקבוצות.

Explore · ⁨חקור⁩

Functional group lab · ⁨מעבדת קבוצות פונקציונליות⁩

Sort organic molecules by the group that controls their reactions. · ⁨מיין מולקולות אורגניות לפי הקבוצה המכתיבה את תגובותיהן.⁩

13.2

Characteristic organic reactions · ⁨תגובות אורגניות מאפיינות⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
  1. interpret and use the following terminology associated with types of organic compounds and reactions: (a) homologous series (b) saturated and unsaturated (c) homolytic and heterolytic fission (d) free radical, initiation, propagation, termination (e) nucleophile, electrophile, nucleophilic, electrophilic (f) addition, substitution, elimination, hydrolysis, condensation (g) oxidation and reduction (in equations for organic redox reactions, the symbol [O] can be used to represent one atom of oxygen from an oxidising agent and the symbol [H] to represent one atom of hydrogen from a reducing agent)
  2. understand and use the following terminology associated with types of organic mechanisms: (a) free-radical substitution (b) electrophilic addition (c) nucleophilic substitution (d) nucleophilic addition (in organic reaction mechanisms, the use of curly arrows to represent movement of electron pairs is expected; the arrow should begin at a bond or a lone pair of electrons)
עברית
  1. פרש והשתמש במונחים הבאים הקשורים לסוגי מתכונים ותגובות אורגניות: (א) סדר הומולוגי; (ב) רווי ולא רווי; (ג) פיצול הומוליטי והטרווליטי; (ד) רדיקל חופשי, הזרקה, הרצה, הפסקה; (ה) נוקלئוףיל, אלקטרופיל, נוקליאופילי, אלקטרופילי; (ו) הוספה, החלפה, הוצאה, הידרוליזה, קונדנסציה; (ז) חמצון וחיסון (במשוואות לתגובות אורגניות אוקסידציה-רידוקציה, סימן [O] יכול לשמש לייצוג אטום חמצן אחד ממחמצן וסימן [H] לייצוג אטום מימן אחד ממחזר)
  2. הבן והשתמש במונחים הבאים הקשורים לסוגי מכניזמים אורגניים: (א) החלפה רדיקלית חופשית; (ב) הוספה אלקטרופילית; (ג) החלפה נוקליאופילית; (ד) הוספה נוקליאופילית (במכניזמים לתגובות אורגניות, השימוש בחצים מעוגלים למייצוג תנועת זוגות אלקטרונים מצופה; החץ צריך להתחיל בקשר או בזוג אלקטרונים בלתי משתתף)

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

English

Some key terms

  • a homologous series 同系列 is a family of compounds with the same functional group and general formula, where each member differs by $\text{CH}_2$.
  • a saturated 饱和 compound has only single C–C bonds; an unsaturated 不饱和 compound has a C=C double bond (or a triple bond).

Breaking bonds

A covalent bond can break in two ways:

  • homolytic fission 均裂: the bond splits evenly, one electron to each atom. This makes two free radicals 自由基 (species with an unpaired electron).
  • heterolytic fission 异裂: the bond splits unevenly, both electrons going to one atom. This makes two ions.

Attacking species

  • a nucleophile 亲核试剂 is a species with a lone pair that is attracted to a positive (electron-poor) centre.
  • an electrophile 亲电试剂 is a species attracted to a negative (electron-rich) centre, such as a C=C double bond.

Types of reaction

Reaction What happens
addition 加成 two molecules join to make one
substitution 取代 one atom or group is swapped for another
elimination 消去 a small molecule is removed, making a double bond
hydrolysis 水解 a molecule is split apart by water
condensation 缩合 two molecules join and a small molecule (such as water) is lost

For organic redox, the symbol $[\text{O}]$ stands for one oxygen atom from an oxidising agent, and $[\text{H}]$ for one hydrogen atom from a reducing agent.

Types of mechanism

A free-radical reaction happens in three steps: initiation 引发 (radicals are made), propagation 增长 (radicals react and make new radicals), and termination 终止 (two radicals join and stop the chain).

The main mechanisms you meet are free-radical substitution 自由基取代 (alkanes), electrophilic addition 亲电加成 (alkenes), nucleophilic substitution 亲核取代 (halogenoalkanes) and nucleophilic addition 亲核加成 (carbonyls). In mechanisms, a curly arrow 弯箭头 shows a pair of electrons moving; it starts at a bond or a lone pair 孤对电子.

עברית

כמה מושגים מפתח

  • סדר הומולוגי הוא משפחה של תרכובות בעלות אותה קבוצה פונקציונלית ונוסחה כללית, כאשר כל חבר נבדל ב$\text{CH}_2$.
  • תרכובת רוויה מכילה רק קשרים יחידים C–C; תרכובת בלתי רוויה מכילה קשר כפול C=C (או קשר משולש).

שבירת קשרים

קשר קוולנטי יכול להישבר בשתי דרכים:

  • סדירה הומוליטית: הקשר מתפצל בצורה שווה, אלקטרון אחד לכל אטום. זה יוצר שני רדיקלים חופשיים (מינים עם אלקטרון לא זוגי).
  • סדירה הטרוליטית: הקשר מתפצל בצורה לא שווה, שני האלקטרונים הולכים לאטום אחד. זה יוצר שני יונים.
פיצול הומוליטי מפצל קשר Cl–Cl לשני רדיקלי כלור; פיצול הטרוליטי שולח את שני אלקטרוני הקשר לברומין כדי לתת שני יונים
התפוררות הומוליטית מעניקה אלקטרון אחד לכל אטום (שתי רדיקלים); התפוררות הטרוליטית מעניקה את שני האלקטרונים לאחד מהם (שני יונים)

מין תוקף

  • נואוקליופיל הוא מין בעל זוג אלקטרונים בודד הנמשך למרכז חיובי (עני באלקטרונים).
  • אלקטרופיל הוא מין הנמשך למרכז שלילי (עשיר באלקטרונים), כגון קשר כפול C=C.
נואוקליופיל המשתמש בזוג אלקטרונים בודד שלו לתקוף פחמן בעל מטען חלקי חיובי; אלקטרופיל הנמשך לקשר כפול C=C
נואוקליופיל משתמש בזוג אלקטרונים בודד שלו לתקוף מרכז עני באלקטרונים; אלקטרופיל נמשך למרכז עשיר באלקטרונים כמו קשר C=C

סוגי תגובות

תגובה מה קורה
הוספה שני מולקולות מתחברות ליצירת אחת
החלפה אטום או קבוצה אחת מוחלפים בשנייה
סילוק מולקולה קטנה נשלפת, מה שיוצר קשר כפול
הידרוליזה מולקולה מתפרקת על ידי מים
התכנסות שתי מולקולות מתחברות ומופעלת מולקולה קטנה (כגון מים)

במצבים אורגניים, הסמל $[\text{O}]$ מסמל אטום חמצן אחד ממחמצן, והסמל $[\text{H}]$ מסמל אטום מימן אחד ממחזר.

סוגי מכניזמים

תגובת רדיקל חופשי מתרחשת בשלושה שלבים: התחלה (יצירת רדיקלים), המשכה (רדיקלים מגיבים ויוצרים רדיקלים חדשים), והסתיימות (שני רדיקלים מתחברים ומפסיקים את השרשרת).

המכניזמים העיקריים שתפגשו הם החלפת רדיקל חופשי (אלקנים), הוספה אלקטרופילית (אלקנים), החלפת נואוקליופילית (אלקנים הלוגנית) והוספת נואוקליופילית (קרבונילים). במכניזמים, חץ עקומי מראה זוג אלקטרונים הנע; הוא מתחיל בקשר או בזוג אלקטרונים בודד. *

Explore · ⁨חקור⁩

Bond fission and attack route · ⁨שבירת קשר ומסלול התקפה⁩

Watch a polar bond lead to electrophiles, nucleophiles and radicals. · ⁨צפו כיצד קוטביות בקשר מובילה ליצירת אלקטרופילים, נוקליופילים ורדיקלים.⁩

Explore · ⁨חקור⁩

Organic reaction type lab · ⁨מעבדה לסיווג סוגי תגובות אורגניות⁩

Classify reaction examples by the pattern of bonds changing. · ⁨סווגו את דוגמאות התגובה לפי הדפוס של שינויי הקשרים.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
hydrocarbon/ˈhaɪdrəkɑːbən/ הידרוקربون (מתאן)
alkane/ˈælkeɪn/ אלקאן
functional group/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp/ קבוצה פונקציונלית
general formula/ˈdʒenərəl ˈfɔːmjʊlə/ נוסחה כללית
molecular formula/məˈlekjʊlə ˈfɔːmjʊlə/ נוסחה מולקולרית
structural formula/ˈstrʌktʃərəl ˈfɔːmjʊlə/ נוסחה מבנית
displayed formula/dɪˈspleɪd ˈfɔːmjʊlə/ נוסחה מוצגת
skeletal formula/ˈskelɪtl ˈfɔːmjʊlə/ נוסחה שלד
empirical formula/emˈpɪrɪkl ˈfɔːmjʊlə/ נוסחה אמפירית
nomenclature/nəˈmeŋklətʃə/ נמוכלטורה
homologous series/həˈmɒləɡəs ˈsɪəriːz/ סדרה הומולוגית
saturated/ˈsætʃəreɪtɪd/ רוויה
unsaturated/ʌnˈsætʃəreɪtɪd/ לא רוויה
homolytic fission/ˌhɒməˈlɪtɪk ˈfɪʃn/ סדיקה הומוגנית
free radical/friː ˈrædɪkl/ ראדיקל חופשי
heterolytic fission/ˌhetrəˈlɪtɪk ˈfɪʃn/ סדיקה הטרוגנית
nucleophile/ˈnjuːklɪɒfaɪl/ נוקליופיל
electrophile/ɪˌlektrəʊˈfaɪl/ אלקטרופיל
addition/əˈdɪʃn/ תוספת
substitution/ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ החלפה
elimination/ɪˌlɪmɪˈneɪʃn/ הסלה
hydrolysis/haɪˈdrɒləsɪs/ הידרוליזה
condensation/kɒndenˈseɪʃn/ קונדנסציה
initiation/ɪˌnɪʃɪˈeɪʃn/ התחלה
propagation/ˌprɒpəˈɡeɪʃn/ המשכה
termination/ˌtɜːmɪˈneɪʃn/ סימון
free-radical substitution/friː ˈrædɪkl ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ החלפה ברדיקלים חופשיים
electrophilic addition/ɪˌlektrəʊˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ תוספת אלקטרופילית
nucleophilic substitution/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ החלפת נוקליופילית
nucleophilic addition/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ הוספה נוקליופילית
curly arrow/ˈkɜːli ˈærəʊ/ חץ מעוגל
lone pair/ləʊn peə/ זוג אלקטרונים בודד
cyclic/ˈsaɪklɪk/ מעגלי
13.3

Shapes of organic molecules · ⁨צורות של מולקולות אורגניות⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
  1. describe organic molecules as either straight-chained, branched or cyclic
  2. describe and explain the shape of, and bond angles in, molecules containing $\text{sp}$, $\text{sp}^2$ and $\text{sp}^3$ hybridised atoms
  3. describe the arrangement of $\sigma$ and $\pi$ bonds in molecules containing $\text{sp}$, $\text{sp}^2$ and $\text{sp}^3$ hybridised atoms
  4. understand and use the term planar when describing the arrangement of atoms in organic molecules, for example ethene
עברית
  1. תאר מתכונים אורגניים כ-שרשרת ישרה, ענפי או מחזוריים
  2. תאר והסבר את הצורה ואת זוויות הקשר במולקלות המכילות אטומים במצב היברידיזציה $\text{sp}$, $\text{sp}^2$ ו$\text{sp}^3$
  3. תאר את סידור הקשרים $\sigma$ ו$\pi$ במולקלות המכילות אטומים במצב היברידיזציה $\text{sp}$, $\text{sp}^2$ ו$\text{sp}^3$
  4. הבן והשתמש במונח מישורי במתאר את סידור האטומים במתכונים אורגניים, לדוגמה אתילן

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

English

Organic molecules can be straight-chained, branched or cyclic 环状 (in a ring).

The shape around a carbon depends on its hybridisation 杂化:

Hybridisation Bonds Shape Angle
$\text{sp}^3$ 4 single tetrahedral $109.5°$
$\text{sp}^2$ 1 double + 2 single planar 平面 (flat) $120°$
$\text{sp}$ 1 triple (or 2 doubles) linear $180°$

Every single bond is a sigma bond σ键, made by direct overlap. A double bond is one sigma bond plus one pi bond π键, made by sideways overlap of p orbitals. Ethene is planar because of its $\text{sp}^2$ carbons.

עברית
מודל כדור-מוט של מולקולה
מולקולות אורגניות יש להן צורות תלת-ממדיות ברורות.

מולקולות אורגניות יכולות להיות בעלות שרשרת ישרה, ветвистות או מעגליות (בעיגול).

הצורה סביב פחמן תלויה ב-היברידיזציה שלו:

היברידיזציה קשרים צורה זווית
$\text{sp}^3$ 4 יחידים טטרהדרלית $109.5°$
$\text{sp}^2$ 1 כפול + 2 יחיד מחוספסת (שטוחה) $120°$
$\text{sp}$ 1 משולש (או 2 כפולים) לינארית $180°$

כל קשר יחיד הוא קשר סיגמה σ, הנוצר על ידי חפיפה ישירה. קשר כפול מורכב מקשר סיגמה אחד וקשר פי π, הנוצר על ידי חפיפה צדדית של אורביטלי p. אתילן הוא מצופח בגלל $\text{sp}^2$ הפחמן שלו.

שלושה פחמנים: פחמן sp3 במתאן טטראדריות, פחמן sp2 באתילן מצופח, ופחמן sp באצטילין ליניארי, כל אחד עם זווית הקשר שלו
הצורה סביב פחמן נובעת מההיברידיצה שלו: sp$^3$ היא טטראדרית ($109.5°$), sp$^2$ היא מצופחת ($120°$), sp היא ליניארית ($180°$)
Explore · ⁨חקור⁩

Shapes of organic molecules · ⁨צורות של מולקולות אורגניות⁩

VSEPR around each carbon · ⁨תאוריית דחיית זוגות אלקטרונים (VSEPR) סביב כל פחמן⁩

Around a single-bonded carbon the four pairs are tetrahedral (109.5°). · ⁨סביב פחמן בקשר יחיד, הארבעה זוגות הם טטרהדרליים (109.5°).⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
hybridisation/ˌhaɪbrɪdaɪˈzeɪʃn/ היברידיזציה
planar/ˈpleɪnə/ מישורי
sigma bond/ˈsɪɡmə bɒnd/ קשר סigma
pi bond/paɪ bɒnd/ קשר פיי
13.4

Isomerism · ⁨איזומריה⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English
  1. describe structural isomerism and its division into chain, positional and functional group isomerism
  2. describe stereoisomerism and its division into geometrical (cis/trans) and optical isomerism (use of E/Z nomenclature is acceptable but is not required)
  3. describe geometrical (cis/trans) isomerism in alkenes, and explain its origin in terms of restricted rotation due to the presence of $\pi$ bonds
  4. explain what is meant by a chiral centre and that such a centre gives rise to two optical isomers (enantiomers) (Candidates should appreciate that compounds can contain more than one chiral centre, but knowledge of meso compounds, or nomenclature such as diastereoisomers is not required.)
  5. identify chiral centres and geometrical (cis/trans) isomerism in a molecule of given structural formula including cyclic compounds
  6. deduce the possible isomers for an organic molecule of known molecular formula
עברית
  1. תאר איזומריה מבנית וחלוקתה ל-איזומריית שרשרת, איזומריית מיקום ו-איזומריית קבוצות פונקציונליות
  2. תאר איזומריה סטריאופלצית וחלוקתה ל-איזומריה גיאומטרית (סיס/טרנס) ו-איזומריה אופטית (שימוש בפרונמקלוגרפיה E/Z מקובל אך אינו חובה)
  3. תאר איזומריה גיאומטרית (סיס/טרנס) באלקנים, והסבר את מקורה בתוך הגדרת סיבוב מוגבל עקב נוכחות $\pi$ קשרים
  4. הסבר מהו מרכז כיראלי ומדוע מרכז מסוים יוצר שני איזומרים אופטיים (אננטיומרים) (מועמד צריך להבין שתרכובות יכולות להכיל יותר ממרכז כיראלי אחד, אך ידע במשפחת meso או בפרונמקלוגרפיה כמו דיאסטראואיזומרים אינו נדרש.)
  5. זיהוי מרכזים כיראליים ואיזומריה גיאומטרית (סיס/טרנס) במולקולה בעלת נוסחה מבנית נתונה, כולל תרכובות מחזוריות
  6. מסקנת האיזומרים האפשריים לתרכובת אורגנית עם נוסחה מולקולרית ידועה

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

English

Isomers are compounds with the same molecular formula but a different arrangement of atoms. This is called isomerism 异构.

Structural isomerism

In structural isomerism 结构异构 the atoms are joined in a different order. There are three kinds:

  • chain isomerism 链异构: the carbon chain is branched in different ways.
  • positional isomerism 位置异构: the functional group is on a different carbon.
  • functional group isomerism 官能团异构: the atoms form a different functional group (for example an alcohol and an ether).

Stereoisomerism

In stereoisomerism 立体异构 the atoms are joined in the same order but point in different directions in space.

  • geometrical isomerism 几何异构 (cis/trans) happens at a C=C double bond. The pi bond stops the two carbons rotating (restricted rotation 受限旋转), so groups are fixed on the same side (cis 顺式) or opposite sides (trans 反式).
  • optical isomerism 旋光异构 happens at a chiral 手性 carbon — a chiral centre 手性中心 is a carbon with four different groups attached. Such a carbon gives two mirror-image forms called enantiomers 对映体. A molecule may have more than one chiral centre.

From a molecular formula you can deduce the possible isomers by trying different chains, positions and functional groups.

Worked example. Explain why but-2-ene shows cis-trans (E/Z) isomerism but but-1-ene does not. Stereoisomerism at a C=C needs two things: restricted rotation about the double bond (both alkenes have that), and two different groups on each of the two double-bond carbons. In but-2-ene, $\text{CH}_3\text{CH=CHCH}_3$, each double-bond carbon carries an $\text{H}$ and a $\text{CH}_3$ - different, so the methyl groups can sit on the same side (cis / Z) or on opposite sides (trans / E). In but-1-ene, $\text{CH}_2\text{=CHCH}_2\text{CH}_3$, the first carbon carries two hydrogens - identical, so swapping them changes nothing and only one form exists. Test each double-bond carbon separately: two identical groups on either carbon kills the isomerism, however different the other carbon may be.

עברית

איזומרים הם תרכובות בעלות אותה נוסחה מולקולרית אך סידור שונה של האטומים. תופעה זו נקראת איזומריה.

איזומריה מבנית

באיזומריה מבנית האטומים מחוברים בסדר שונה. ישנן שלוש סוגים:

  • איזומריה שרשרת: שרשרת הפחמן ערוכה בצורות ענף שונות.
  • איזומריה מיקום: הקבוצה הפונקציונלית נמצאת על פחמן שונה.
  • איזומריה קבוצה פונקציונלית: האטומים יוצרים קבוצה פונקציונלית שונה (למשל אלכוהול ואתר).
שלוש זוגות של מבנים שלדיים: בוטאן מול 2-מתילפרופאן, פרופאן-1-ול מול פרופאן-2-ול, ואתנול מול מתוקסिमתאן
שלושת סוגי האיזומריה המבנית — שרשרת, מיקום וקבוצה פונקציונלית — כל זוג משתף באותה נוסחה מולקולרית

איזומריה סטריאוכימית

באיזומריה סטריאוכימית האטומים מחוברים באותה סדר אך מכוונים לכיוונים שונים במרחב.

  • איזומריה גיאומטרית (סיס/טרנס) מתרחשת בקשר כפול C=C. הקשר פי מונע סיבוב בין שני הפחמנים (סיבוב מוגבל), כך שהקבוצות נשארות נעולות באותו צד (סיס) או בצדדים מנוגדים (טרנס).
בוט-2-אן מצויר פעמיים: סיס עם שתי קבוצות המתיל באותו צד של הקשר הכפול, טרנס עם הצדדים הנegatedים
איזומריה סיס–טרנס בקשר C=C: קבוצות המתיל נעולות באותו צד (סיס) או בצדדים מנוגדים (טרנס) מכיוון שקשר זה אינו מסתובב
  • איזומריה אופטית מתרחשת סביב פחמן כיראלי — מרכז כיראלי הוא פחמן עם ארבע קבוצות שונות מחוברות אליו. פחמן כזה נוצר בשתי צורות מראה המכונות אנטיומר. מולקולה עשויה להיות בעלת יותר ממרכז כיראלי אחד.
פחמן מחובר לארבעה אטומים שונים (F, H, Cl, Br) מצויר לצד התמונה המוחזרת שלו, השתיים לא ניתנים להשקה
איזומריה אופטית: פחמן עם ארבע קבוצות שונות יוצר שתי צורות מראה (אנטיומרים) שאינן ניתנות להשקה

מנוסחה מולקולרית ניתן להסיק את האיסומרים האפשריים על ידי ניסוי של שרשראות, מיקומים וקבוצות פונקציונליות שונות.

דוגמה מופתרת. הסבר מדוע לבוט-2-ן יש איסומריזם cis-trans (E/Z) אך לבוט-1-ן אין. סטריאואיסומריזם ב-C=C דורש שני דברים: סיבוב מוגבל סביב הקשר הכפול (שניהם עושים זאת), וגם שתי קבוצות שונות על כל אחד משני פחמינים בקשר הכפול. בבוט-2-ן, $\text{CH}_3\text{CH=CHCH}_3$, כל פחמן בקשר הכפול נושא $\text{H}$ ו-$\text{CH}_3$ - שונים, כך שקבוצות המetil יכולות להיות באותה צד (cis / Z) או בצדדים הפוכים (trans / E). בבוט-1-ן, $\text{CH}_2\text{=CHCH}_2\text{CH}_3$, הפחמן הראשון נושא שני מימנים - זהים, ולכן החלפתם לא משנה דבר ויש רק צורה אחת. בדוק כל פחמן בקשר הכפול בנפרד: שתי קבוצות זהות על כל פחמן מבטל את האיסומריזם, ללא קשר לכך עד כמה הפחמן השני עשוי להיות שונה.

Explore · ⁨חקור⁩

Structural isomerism lab · ⁨מעבדת איזומריה מבנית⁩

Compare molecules with the same formula but different structures. · ⁨השוואת מולקולות בעלות אותו נוסחה אך מבנים שונים.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
isomerism/ˈaɪsəmərɪzəm/ איזומריה
structural isomerism/ˈstrʌktʃərəl ˈaɪsəmərɪzəm/ איזומריה מבנית
chain isomerism/tʃeɪn ˈaɪsəmərɪzəm/ איזומריית שרשרת
positional isomerism/pəˈzɪʃənl ˈaɪsəmərɪzəm/ איזומריית מיקום
functional group isomerism/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp ˈaɪsəmərɪzəm/ איזומריה קבוצתית
stereoisomerism/ˈsterɪəʊɪsəmərɪzəm/ איזומריה סטריאוכימית
geometrical isomerism/ˌdʒiːəʊˈmetrɪkl ˈaɪsəmərɪzəm/ איזומריה גיאומטרית
restricted rotation/rɪˈstrɪktɪd rəʊˈteɪʃn/ סיבוב מוגבל
cis/sɪs/ ציס
trans/trænz/ טרנס
optical isomerism/ˈɒptɪkl ˈaɪsəmərɪzəm/ איזומריה אופטית
chiral/ˈkaɪrəl/ כיראל
chiral centre/ˈkaɪrəl ˈsentə/ מרכז כיראל
enantiomers/eˈnæntɪəməz/ אננטיומרים
Watch lesson · ⁨צפה בשיעור⁩
13.4

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

English
  • Know the difference between general, molecular, structural, displayed and skeletal formulas — questions ask for a specific one.
  • Name systematically: longest chain, lowest locants, substituents alphabetical; a wrong locant loses the mark.
  • Classify each reaction by type and reagent (addition, substitution, elimination, oxidation).
  • E/Z isomerism needs restricted rotation about a $\text{C}=\text{C}$ and two different groups on each carbon.
עברית
  • לדעת את ההבדל בין נוסחה כללית, מולקולרית, מבנית, תצוגתית ושלדית - השאלות מבקשות נוסחה ספציפית.
  • לקרוא שיטתית: השרשרת הארוכה ביותר, מספר מיקום נמוך ביותר, מחליפים בסדר אלפביתי; מספר מיקום שגוי מאבד את הנקודה.
  • למיין כל תגובה לפי סוג ומגיב (תוספת, חילוף, היעדר, חמצון).
  • איסומריזם E/Z דורש סיבוב מוגבל סביב $\text{C}=\text{C}$ וגם שתי קבוצות שונות על כל פחמן.

Interactive lessons on this topic · ⁨שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.⁩

Past Papers · ⁨מבחני עבר⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨כימיה A-Level⁩ · ⁨נושאים נוספים בA-Level Chemistry · ⁨כימיה A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP