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An introduction to AS Level organic chemistry

A-Level Chemistry · ⁨A-Level 화학⁩ · Topic 13 · ⁨주제 13⁩

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8:56

AS Level 유기화학 입문

화학자들은 천만 개를 넘는 탄화수소와 탄소를 포함한 화합물을 발견했습니다. 천만 개입니다. 그렇다면 어떻게有機化学을 배울 수 있을까요? 거의 대부분이…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨영어 내레이션 · 영어 + 중국어 자막 burned-in⁩

13.1

Formulas, functional groups and naming · ⁨화학식, 기능기 및 명명법⁩

Syllabus
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
한국어
  1. 용어 탄화수소를 C와 H 원자만으로 구성된 화합물로 정의
  2. 알케인은 기능기가 없는 단순 탄화수소임을 이해
  3. 29페이지와 30페이지 표의 화합물이 물리적·화학적 성질을 결정하는 기능기를 포함함을 이해
  4. 표 29, 30에 제시된 화합물 클래스의 일반식, 구조식, 표시식 및 골격식을 해석하고 활용한다.
  5. 표 29, 30에 상세히 나열된 기능기를 가진 단순 지방족 유기분자의 체계명을 이해하고 활용한다(탄소 원자 수 최대 6개, 에스터는 6+6, 직쇄만 허용).
  6. 구조식, 표시식 또는 골격식을 주어 화합물의 분자식 및/또는 실험식을 유추한다.

Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

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.

한국어
어두운 원유 시료
원유는 유기화학의 원료인 탄화수소의 복잡한 혼합물이다.

**탄화수소(hydrocarbon)**는 탄소와 수소만으로 구성된 화합물이다. **알케인(alkanes)**은 가장 간단한 탄화수소이며 기능기가 없다.

**기능기(functional group)**는 분자의 반응 부위이다. 이는 화합물의 물리적·화학적 성질을 결정하므로, 동일한 기능기를 가진 분자들은 유사하게 행동한다(예: 알코올의 $\text{–OH}$ 그룹).

화학식의 종류

식 나타내는 내용
일반 공식(general formula) 전체 가문의 패턴, 예: 알케인은 $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$
분자식(molecular formula) 각 원자의 실제 개수, 예: $\text{C}_4\text{H}_{10}$
구조식(structural formula) 그룹들의 연결 순서, 예: $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$
표시 구조식(displayed formula) 모든 원자와 모든 결합을 모두 그려냄
골격 구조식(skeletal formula) 결합을 선으로 표시; 모서리에 탄소를, 탄소에 붙은 수소는 생략함
뷰테인이 네 가지 방식으로 그려짐: 분자식, 구조식, 모든 원자와 결합을 표시한 구조식, 그리고 골격 사선도
동일한 분자(부탄)를 네 가지 방식(분자식, 구조식, 표시 구조식, 골격 구조식)으로 보여줌 — 마지막的方式일수록 더 많은 세부 정보가 숨겨짐

이들 중 어느 것을 보더라도 경량 화학식(empirical formula) (가장 단순한 비율)을 읽을 수 있다.

명명법

체계적 **명명법(nomenclature)**을 사용한다: 탄소 원자 수에 따른 어간(1~6개 탄소: met-, eth-, prop-, but-, pent-, hex-), 기능기에 따른 접미사, 그리고 그룹이 위치한 위치를 나타내는 숫자를 포함한다.

Explore · ⁨탐색하기⁩

Functional group lab · ⁨기능기 실험실⁩

Sort organic molecules by the group that controls their reactions. · ⁨반응을 통제하는 그룹에 따라 유기 분자를 분류하시오.⁩

Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
English 한국어
hydrocarbon/ˈhaɪdrəkɑːbən/ 탄화수소
alkane/ˈælkeɪn/ 알케인
functional group/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp/ 기능기
general formula/ˈdʒenərəl ˈfɔːmjʊlə/ 일반 식
molecular formula/məˈlekjʊlə ˈfɔːmjʊlə/ 분자 식
structural formula/ˈstrʌktʃərəl ˈfɔːmjʊlə/ 구조식
displayed formula/dɪˈspleɪd ˈfɔːmjʊlə/ 표시식
skeletal formula/ˈskelɪtl ˈfɔːmjʊlə/ 골격식
empirical formula/emˈpɪrɪkl ˈfɔːmjʊlə/ 간소화 식
nomenclature/nəˈmeŋklətʃə/ 명명법
13.2

Characteristic organic reactions · ⁨특징적인 유기 반응⁩

Syllabus
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)
한국어
  1. 유기화합물 및 반응 유형과 관련된 다음 용어를 해석하고 활용한다: (a) 동종series( homologous series ) (b) 포화 및 불포화 (c) 균열 및 비균열 단결합분리 (d) 자유 라디칼, 개시, 전파, 종결 (e) 핵친화체, 전자친화체, 핵친화적, 전자친화적 (f) 가입, 치환, 제거, 가수분해, 축합 (g) 산화 및 환원 (유기 산-환원 반응 방정식에서 [O] 기호는 산화제로부터의 산소 원자 1개를, [H] 기호는 환원제로부터의 수소 원자 1개를 나타낼 수 있다).
  2. 유기기전 유형과 관련된 다음 용어를 이해하고 활용한다: (a) 자유 라디칼 치환 (b) 전자친화 가입 (c) 핵친화 치환 (d) 핵친화 가입 (유기반응기전에서 전자쌍의 이동을 표현하기 위해 곡선 화살표 사용이 요구되며, 화살표는 결합이나 비공유전자쌍에서 시작해야 한다).

Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

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.

한국어

주요 용어

  • **동족 series(homologous series)**는 동일한 기능기와 일반식을 가진 화합물 가문이며, 구성원들은 서로 $\text{CH}_2$만큼 차이나다.
  • 포화(saturated) 화합물은 C–C 단일 결합만 가지며, 불포화(unsaturated) 화합물은 C=C 이중 결합(또는 삼중 결합)을 가진다.

결합 깨짐

공유 결합은 두 가지 방식으로 깨질 수 있다:

  • 균열(homolytic fission): 결합이 균등하게 갈라지며 각 원자에 전자 하나씩이 간다. 이로 인해 두 개의 자유 라디컬(free radicals)(비단전자 한 쌍을 가진 종)이 생성된다.
  • 불균열(heterolytic fission): 결합이 불균등하게 갈라지며 두 전자가 하나의 원자로 이동한다. 이로 인해 두 개의 이온이 생성된다.
균열분해가 Cl–Cl 결합을 두 염소 라디칼로 나누고, 이종열분해가 결합 전자를 모두 브롬에게 보내 두 이온을 생성하는 모습
균열은 각 원자에 전자 하나씩을 제공(두 개의 라디컬 생성); 불균열은 하나의 원자에 두 전자를 모두 제공(두 개의 이온 생성)

공격종(attacking species)

  • **핵친화종(nucleophile)**은 비결합 전자쌍을 가지고 있어 양전하(전자 부족) 중심을 끌어당기는 종이다.
  • **전자친화종(electrophile)**은 음전하(전자 풍부) 중심, 예를 들어 C=C 이중 결합 등을 끌어당기는 종이다.
나ucleophile이 비결합전자쌍을 사용하여 약간 양전하를 띤 탄소에 공격하는 모습; 전자가充足的인 C=C 이중 결합으로 끌리는 전자가 부족한 물질(electrophile)의 모습
핵친화종은 비결합 전자쌍을 사용하여 전자 부족 중심을 공격하며, 전자친화종은 전자 풍부한 곳(예: C=C 결합)으로 끌려간다

반응의 종류

반응 Contents
가입(addition) 두 분자가 결합하여 하나의 분자가 됨
치환(substitution) 하나의 원자나 그룹이 다른 것으로 교체됨
탈리 작은 분자가 제거되어 이중결합 생성
가수분해 물에 의해 분자가 분해됨
축합(condensation) 두 분자가 결합하고 작은 분자(물 등)가 탈락됨

유기 산화환원 반응에서 기호 $[\text{O}]$는 산화제로부터의 산소 원자 1개를 의미하며, $[\text{H}]$는 환원제로부터의 수소 원자 1개를 의미한다.

메커니즘의 종류

자유 라디칼 반응은 세 단계로 진행된다: 시작(initiation)(라디컬 생성), 연장(propagation)(라디ikal 반응 및 새로운 라디컬 생성), 종말(termination)(두 라디컬이 결합하여 사슬 반응 종료).

주요로 접하는 메커니즘으로는 자유 라디칼 치환(알케인), 전자친화 가입(알KEN), 핵친화 치환(할로알케인), 핵친화 가입(카보닐) 등이 있다. 메커니즘에서 **곡선 화살표(curly arrow)**는 전자쌍의 이동을 나타내며, 결합이나 비결합 전자쌍에서 시작한다.

Explore · ⁨탐색하기⁩

Bond fission and attack route · ⁨결합 파열 및 공격 경로⁩

Watch a polar bond lead to electrophiles, nucleophiles and radicals. · ⁨극성 결합이 전자가 결핍된 종(electrophiles), 전자가 풍부한 종(nucleophiles) 및 라디컬(radicals)로 이어지는 과정을 관찰하십시오.⁩

Explore · ⁨탐색하기⁩

Organic reaction type lab · ⁨유기 반응 유형 실험실⁩

Classify reaction examples by the pattern of bonds changing. · ⁨바뀌는 결합 패턴에 따라 반응 예시를 분류하시오.⁩

Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
English 한국어
homologous series/həˈmɒləɡəs ˈsɪəriːz/ 동족 계열
saturated/ˈsætʃəreɪtɪd/ 포화 상태
unsaturated/ʌnˈsætʃəreɪtɪd/ 불포화 상태
homolytic fission/ˌhɒməˈlɪtɪk ˈfɪʃn/ 균열(fission)
free radical/friː ˈrædɪkl/ 자유 라디칼
heterolytic fission/ˌhetrəˈlɪtɪk ˈfɪʃn/ 불균열(heterolytic fission)
nucleophile/ˈnjuːklɪɒfaɪl/ 친핵체
electrophile/ɪˌlektrəʊˈfaɪl/ 전자친화체(electrophile)
addition/əˈdɪʃn/ 첨가(addition)
substitution/ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ 치환(substitution)
elimination/ɪˌlɪmɪˈneɪʃn/ 탈출(elimination)
hydrolysis/haɪˈdrɒləsɪs/ 가수분해(hydrolysis)
condensation/kɒndenˈseɪʃn/ 축합 반응
initiation/ɪˌnɪʃɪˈeɪʃn/ 시작 단계(initiation)
propagation/ˌprɒpəˈɡeɪʃn/ 전파 단계(propagation)
termination/ˌtɜːmɪˈneɪʃn/ 종결 단계(termination)
free-radical substitution/friː ˈrædɪkl ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ 자유ラ디칼 치환
electrophilic addition/ɪˌlektrəʊˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ 전자유기적 첨가
nucleophilic substitution/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ 친핵 치환 반응
nucleophilic addition/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ 핵친핵성 첨가
curly arrow/ˈkɜːli ˈærəʊ/ 곡선 화살표
lone pair/ləʊn peə/ 비공유 전자쌍
13.3

Shapes of organic molecules · ⁨유기 분자의 형태⁩

Syllabus
  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

Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

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.

한국어
볼-스틱 분자 모델
유기 분자는 명확한 입체 구조를 가진다.

유기 분자는 직쇄, 가지쇄 또는 고리(cyclic) 형태(링 구조)일 수 있다.

탄소 주변의 형태는 **혼성화(hybridisation)**에 따라 달라진다:

혼성화 결합 형태 각도
$\text{sp}^3$ 4개 단일 사면체 $109.5°$
$\text{sp}^2$ 1 이중 + 2 단일 평면(planar) $120°$
$\text{sp}$ 1 삼중(또는 2 이중) 직선形(linear) $180°$

모든 단일 결합은 직접적인 오버랩으로 형성된 시그마 결합(sigma bond) σ이다. 이중 결합은 시그마 결합 1개와 p 궤도함의 측면 오버랩으로 형성된 피 결합(pi bond) π 1개로 구성된다. 에텐(ethene)은 평면형인데, 이는 그 $\text{sp}^2$ 탄소에 의한 것이다.

세 개의 탄소: 사면체형 메탄의 sp3 탄소, 평면형 에틸렌의 sp2 탄소, 선형형 에틸린의 sp 탄소, 각각의 결합각
탄소의 기하학적 형태는 혼성화에서 결정됩니다: sp$^3$은 사면체형($109.5°$), sp$^2$은 평면형($120°$), sp은 선형($180°$)
Explore · ⁨탐색하기⁩

Shapes of organic molecules · ⁨유기 분자의 기하학적 형태⁩

VSEPR around each carbon · ⁨각 탄소 주변의 VSEPR 이론⁩

Around a single-bonded carbon the four pairs are tetrahedral (109.5°). · ⁨단일 결합 탄소 주변 네 개의 전자 쌍은 사면체(tetrahedral) 구조를 가지며 각도는 109.5°임.⁩

Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
English 한국어
cyclic/ˈsaɪklɪk/ 순환형
hybridisation/ˌhaɪbrɪdaɪˈzeɪʃn/ 교잡(하이브리다이제이션)
planar/ˈpleɪnə/ 평면 구조
sigma bond/ˈsɪɡmə bɒnd/ 시그마 결합
pi bond/paɪ bɒnd/ π 결합
13.4

Isomerism · ⁨이성질성⁩

Syllabus
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
한국어
  1. 구조 이성질성과 이를 사슬, 위치, 기능기 이성질성으로 구분함을 묘사한다.
  2. 입체 이성질성과 이를 기하 이성질(cis/trans) 및 광학 이성질로 구분함을 묘사한다(E/Z 명명법 사용은 허용되나 필수는 아니다).
  3. 알켄의 기하 이성질(cis/trans)을 묘사하고, $\pi$ 결합 존재로 인한 회전 제한에 기반하여 그 기원을 설명한다.
  4. 키랄 중심의 의미를 설명하고, 이러한 중심이 두 가지 광학 이성질(엔안티오머)을 생성함을 서술한다(시험관은 화합물이 여러 개의 키랄 중심을 가질 수 있음을 인지해야 하지만, 메소 화합물에 대한 지식이나 디아스테레오머와 같은 명명법은 불필요하다).
  5. 주어진 구조식을 가진 분자(고리화합물 포함)에서 키랄 중심과 기하 이성질(cis/trans)을 식별한다.
  6. 알려진 분자식을 가진 유기분자의 가능한 이성질을 유추한다.

Source: Cambridge International syllabus · ⁨출처: Cambridge International syllabus⁩

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.

한국어

이성질체는 동일한 분자식을 가지지만 원자의 배열이 다른 화합물입니다. 이를 이성질성이라고 합니다.

구조 이성질성

구조 이성질성에서는 원자가 서로 연결되는 순서가 다릅니다. 세 가지 유형이 있습니다:

  • 사슬 이성질성: 탄소 사슬이 differently 가지로 분지합니다.
  • 위치 이성질성: 기능기가 있는 탄소가 다릅니다.
  • 기능기 이성질성: 원자가 다른 기능기를 형성합니다 (예: 알코올과 에터).
세 쌍의 골격 구조: 부탄 vs 2-메틸프로판, 프로판-1-올 vs 프로판-2-올, 에탄올 vs 메톡시메탄
세 가지 구조 이성질성 — 사슬, 위치 및 기능기 — 각 쌍이 동일한 분자식을 공유함

입체 이성질성

입체 이성질성에서는 원자가 연결되는 순서는 같으나 공간상 방향이 다릅니다.

  • 기하 이성질성 (시스/트랜스)은 C=C 이중 결합에서 발생합니다. π 결합으로 인해 두 탄소가 회전할 수 없습니다 (회전 제한), 따라서 그룹들이 같은 쪽(시스) 또는 반대쪽(트랜스)에 고정됩니다.
부트-2-엔을 두 번 그림: 시스는 메틸 그룹이 이중 결합의 같은 쪽에, 트랜스는 반대쪽에 있음
C=C 결합에서의 시스-트랜스 이성질성: 결합이 회전할 수 없으므로 메틸 그룹들은 같은 쪽(시스) 또는 반대쪽(트랜스)에 고정됨
  • 광학 이성질성은 키랄 탄소에서 발생합니다 — 키랄 중심은 네 개의 다른 그룹이 결합된 탄소를 말합니다. 이러한 탄소는 거울상 이성질체라고 불리는 두 가지 거울상 형태를 만듭니다. 한 분자는 여러 키랄 중심을 가질 수 있습니다.
네 개의 다른 원자(F, H, Cl, Br)와 결합된 탄소를 거울상과 함께 그림, 두 형상은 겹칠 수 없음
광학 이성질성: 네 개의 다른 그룹이 결합된 탄소는 겹칠 수 없는 두 가지 거울상 형태(거울상 이성질체)를 만듦

분자식으로부터 다양한 사슬, 위치 및 기능기를 시도함으로써 가능한 이성질체를 추론할 수 있습니다.

해설 예제. 부트-2-엔이 시스-트랜스(E/Z) 이성질성을 보이는 반면 부트-1-엔은 그렇지 않은 이유를 설명하시오. C=C에서의 입체 이성질성에는 두 가지 조건이 필요합니다: 이중 결합에 대한 회전 제한(모든 알켄이 해당함), 그리고 두 이중 결합 탄소 각각에 서로 다른 두 개의 그룹이 존재하는 것. 부트-2-엔, $\text{CH}_3\text{CH=CHCH}_3$, 각 이중 결합 탄소에는 $\text{H}$과 $\text{CH}_3$이 붙어 있음 - 다르므로 메틸 그룹은 같은 쪽(시스 / Z)이나 반대쪽(트랜스 / E)에 배치될 수 있음. 부트-1-엔, $\text{CH}_2\text{=CHCH}_2\text{CH}_3$, 첫 번째 탄소에는 두 개의 수소가 붙어 있음 - 동일하므로, 교바꿈해도 변화가 없고 오직 하나의 형태만 존재함. 각 이중 결합 탄소를 개별적으로 검증하시오: 어떤 탄소에도 동일한 그룹이 두 개 있다면, 다른 탄소가 아무리 다르더라도 이성질성은 발생하지 않음.

Explore · ⁨탐색하기⁩

Structural isomerism lab · ⁨구조 이성질체 험⁩

Compare molecules with the same formula but different structures. · ⁨같은 식이지만 다른 구조를 가진 분자 비교.⁩

Vocabulary · ⁨어휘⁩ Train · ⁨연습하기⁩
English 한국어
isomerism/ˈaɪsəmərɪzəm/ 이성질
structural isomerism/ˈstrʌktʃərəl ˈaɪsəmərɪzəm/ 구조 이성체성
chain isomerism/tʃeɪn ˈaɪsəmərɪzəm/ 사슬 이성질체
positional isomerism/pəˈzɪʃənl ˈaɪsəmərɪzəm/ 위치 이성질체
functional group isomerism/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp ˈaɪsəmərɪzəm/ 기능기 이성질체
stereoisomerism/ˈsterɪəʊɪsəmərɪzəm/ 입체 이성체성
geometrical isomerism/ˌdʒiːəʊˈmetrɪkl ˈaɪsəmərɪzəm/ 기하 이성질체(geometrical isomerism)
restricted rotation/rɪˈstrɪktɪd rəʊˈteɪʃn/ 회전 제한
cis/sɪs/ cis
trans/trænz/ trans
optical isomerism/ˈɒptɪkl ˈaɪsəmərɪzəm/ 광학 이성체성
chiral/ˈkaɪrəl/ 카이랄
chiral centre/ˈkaɪrəl ˈsentə/ 키랄 중심
enantiomers/eˈnæntɪəməz/ 거울 이성질체
Watch lesson · ⁨수업 보기⁩
13.4

Exam tips · ⁨시험 팁⁩

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.
한국어
  • 일반식, 분자식, 구조식, 표시식, 골격식의 차이를 알고 있라 — 문제에서 특정 형식을 요구함.
  • 체계명 명명: 가장 긴 사슬, 낮은 위치 번호, 치환체 알파벳 순서; 잘못된 위치 번호는 점수 박탈.
  • 각 반응을 유형과 시약으로 분류함 (첨가, 치환, 탈리, 산화).
  • E/Z 이성질성은 $\text{C}=\text{C}$에 대한 회전 제한과 각 탄소 위에 서로 다른 두 개의 그룹이 필요함.

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