Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

An introduction to AS Level organic chemistry · ⁨บทนำสู่เคมีอินทรีย์ระดับ AS⁩

A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · Topic 13 · ⁨หัวข้อ 13⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
8:56

บทนำสู่เคมีอินทรีย์ระดับ AS

นักเคมีค้นพบไฮโดรคาร์บอนและสารประกอบคาร์บอนมากกว่าสิบล้านชนิด สิบล้าน! แล้วใครจะเรียนเคมีอินทรีย์ได้อย่างไร? เพราะเกือบทั้งหมดของพวกมัน…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

13.1

Formulas, functional groups and naming · ⁨สูตร กลุ่มฟังก์ชัน และการตั้งชื่อ⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
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
ไทย
  1. นิยามคำว่า ไฮโดรคาร์บอน ว่าคือสารประกอบที่ประกอบด้วยอะตอม C และ H เท่านั้น
  2. เข้าใจว่า อัลเคน เป็นไฮโดรคาร์บอนอย่างง่ายที่ไม่มี กลุ่มฟังก์ชัน
  3. เข้าใจว่าสารประกอบในตารางหน้า 29 และ 30 มีกลุ่มฟังก์ชันซึ่งกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของสารเหล่านั้น
  4. ตีความและใช้สูตรทั่วไป โครงสร้าง แบบแสดง และแบบโครงร่าง ของกลุ่มสารประกอบที่ระบุในตารางหน้า 29 และ 30
  5. เข้าใจและใช้ ชื่อเรียกตามระบบ ของโมเลกุลอินทรีย์แอลิฟาทิกที่มีหมู่ฟังก์ชันรายละเอียดในตารางหน้า 29 และ 30 โดยมีคาร์บอนไม่เกิน 6 อะตอม (รวม 6+6 สำหรับเอสเตอร์, เป็นสายตรงเฉพาะสำหรับเอสเตอร์และไนไตรล์)
  6. สรุปสูตรโมเลกุลและ/หรือสูตรเชิงประจักษ์ของสารประกอบ เมื่อให้โครงสร้าง แบบแสดง หรือแบบโครงร่างมา

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

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.

ไทย
ตัวอย่างน้ำมันดิบสีดำ
น้ำมันดิบเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของไฮโดรคาร์บอน — ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำหรับเคมีอินทรีย์

ไฮโดรคาร์บอน คือสารประกอบที่มีเพียงคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้น อัลเคน เป็นไฮโดรคาร์บอนที่ง่ายที่สุดและไม่มีการจัดกลุ่มฟังก์ชัน

กลุ่มฟังก์ชัน คือส่วนที่ทำปฏิกิริยาของโมเลกุล มันกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของสารประกอบ ดังนั้นโมเลกุลที่มีกลุ่มฟังก์ชันเดียวกันจะมีพฤติกรรมคล้ายกัน (เช่น กลุ่ม $\text{–OH}$ ในแอลกอฮอล์)

ประเภทของสูตร

สูตร สิ่งที่แสดง
สูตรทั่วไป รูปแบบของทั้งครอบครัว เช่น อัลเคนคือ $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$
สูตรโมเลกุล จำนวนจริงของแต่ละอะตอม เช่น $\text{C}_4\text{H}_{10}$
สูตรโครงสร้าง การจัดเรียงกลุ่ม เช่น $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$
สูตรแสดงโครงสร้าง อะตอมทุกตัวและพันธะทุกเส้นวาดออกมาทั้งหมด
สูตรโครงร่าง เส้นแทนพันธะ; คาร์บอนอยู่ที่มุม, ไฮโดรเจนบนคาร์บอนไม่แสดง
บิวเทนวาดสี่แบบ: สูตรโมเลกุล, สูตรโครงสร้าง, สูตรแสดงโครงสร้างที่มีอะตอมและพันธะครบถ้วน, และสูตรโครงร่างแบบซิกzag
โมเลกุลเดียวกัน (บิวเทน) แสดงด้วยสี่รูปแบบ — โมเลกุล, โครงสร้าง, แสดงโครงสร้าง และโครงร่าง — แต่ละแบบซ่อนรายละเอียดมากขึ้นเรื่อยๆ ตามลำดับ

คุณสามารถอ่าน สูตรเชิงประจักษ์ (อัตราส่วนที่ง่ายที่สุด) จาก任何一个แบบเหล่านี้ได้

การตั้งชื่อ

ใช้ระบบ การตั้งชื่อ systematically: ชื่อหลักสำหรับจำนวนคาร์บอน (meth-, eth-, prop-, but-, pent-, hex- สำหรับ 1 ถึง 6), suffix สำหรับกลุ่มฟังก์ชัน, และตัวเลขเพื่อแสดงตำแหน่งของกลุ่ม

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Functional group lab · ⁨ห้องปฏิบัติการกลุ่มฟังก์ชัน⁩

Sort organic molecules by the group that controls their reactions. · ⁨จัดเรียงโมเลกุลอินทรีย์ตามกลุ่มที่ควบคุมปฏิกิริยาของมัน⁩

13.2

Characteristic organic reactions · ⁨ปฏิกิริยาอินทรีย์ลักษณะเฉพาะ⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
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)
ไทย
  1. ตีความและใช้คำศัพท์ต่อไปนี้ที่เกี่ยวข้องกับประเภทของสารประกอบอินทรีย์และปฏิกิริยา: (a) อนุกรมโฮโมโลก (b) อิ่มตัวและไม่อิ่มตัว (c) การแตกตัวแบบโฮโมไลติกและเฮเทอโรไลติก (d) รากอิสระ, การเริ่มต้น, การแพร่กระจาย, การสิ้นสุด (e) นิวคลีโอไฟล์, อิเล็กโทรฟิล, นิวคลีโอฟิลิก, อิเล็กโทรฟิลิก (f) การเติม, การแทนที่, การกำจัด, การไฮโดรไลซิส, การควบแน่น (g) ออกซิเดชันและรีดักชัน (ในสมการปฏิกิริยารีดอกซ์อินทรีย์ สามารถใช้สัญลักษณ์ [O] แทนอะตอมออกซิเจนหนึ่งจากสารออกซิไดเซอร์ และใช้สัญลักษณ์ [H] แทนอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งจากสารรีดิวเซอร์)
  2. เข้าใจและใช้คำศัพท์ต่อไปนี้ที่เกี่ยวข้องกับกลไกปฏิกิริยาอินทรีย์: (a) การแทนที่ด้วยรากอิสระ (b) การเติมอิเล็กโทรฟิล (c) การแทนที่นิวคลีโอ菲尔 (d) การเติมนิวคลีโอ菲尔 (ในกลไกปฏิกิริยาอินทรีย์ คาดหวังว่าจะมีการใช้ลูกศรโค้งเพื่อแสดงการเคลื่อนย้ายของคู่อิเล็กตรอน; ลูกศรควรเริ่มจากพันธะหรือคู่อิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับคู่)

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

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.

ไทย

คำศัพท์สำคัญบางประการ

  • อนุกรมโฮโมโลกัส คือครอบครัวของสารประกอบที่มีกลุ่มฟังก์ชันและสูตรเหมือนกัน โดยแต่ละสมาชิกแตกต่างกันไป $\text{CH}_2$
  • สารประกอบ อิ่มตัว มีเพียงพันธะเดี่ยว C–C; สารประกอบ ไม่อิ่มตัว มีพันธะคู่ C=C (หรือพันธะสาม)

การแตกของพันธะ

พันธะโคเวเลนต์สามารถแตกได้สองวิธี:

  • การแตกแบบโฮโมไลติก: พันธะแตกเท่าๆ กัน อิเล็กตรอนหนึ่งตัวไปยังแต่ละอะตอม สิ่งนี้จะสร้าง ** radikal อิสระ** (สปีชีส์ที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว)
  • การแตกแบบเฮเทโรไลติก: พันธะแตกไม่เท่าๆกัน อิเล็กตรอนทั้งสองไปอยู่ที่อะตอมเดียว สิ่งนี้จะสร้างไอออนสองตัว
การแตกแบบโฮโมไลติกแตกพันธะ Cl–Cl เป็น radikal คลอรีนสองตัว; การแตกแบบเฮเทโรไลติกส่งอิเล็กตรอนพันธะทั้งสองไปที่โบรมีนเพื่อสร้างไอออนสองตัว
การแตกแบบโฮโมไลติกให้อิเล็กตรอนหนึ่งตัวแก่แต่ละอะตอม ((radical สองตัว); การแตกแบบเฮเทโรไลติกให้อิเล็กตรอนสองตัวแก่อะตอมเดียว (ไอออนสองตัว)

สปีชีส์โจมตี

  • นิวคลีโอไฟล์ คือสปีชีส์ที่มีคู่อิเล็กตรอนอิสระซึ่งดึงดูดสู่ศูนย์กลางที่มีประจุบวก (ขาดอิเล็กตรอน)
  • อิเล็กโทรฟิล คือสปีชีส์ที่ถูกดึงดูดสู่ศูนย์กลางที่มีประจุลบ (มีอิเล็กตรอนหนาแน่น) เช่น พันธะคู่ C=C
นิวคลีโอไฟล์ใช้คู่อิเล็กตรอนอิสระโจมตีคาร์บอนที่มีประจุบวกเล็กน้อย; อิเล็กโทรฟิลถูกดึงดูดเข้าหาพันธะคู่ C=C
นิวคลีโอไฟล์ใช้คู่อิเล็กตรอนอิสระโจมตีศูนย์กลางที่ขาดอิเล็กตรอน; อิเล็กโทรฟิลถูกดึงดูดเข้าสู่ศูนย์กลางที่มีอิเล็กตรอนหนาแน่นเช่นพันธะ C=C

ประเภทของปฏิกิริยา

ปฏิกิริยา สิ่งที่เกิดขึ้น
การเพิ่ม โมเลกุลสองตัวรวมกันเป็นหนึ่งโมเลกุล
การแทนที่ อะตอมหรือกลุ่มหนึ่งถูกแลกเปลี่ยนด้วยอีกกลุ่มหนึ่ง
การกำจัด โมเลกุลขนาดเล็กถูกกำจัดออก ทำให้เกิดพันธะคู่
ไฮโดรไลซิส โมเลกุลถูกแยกออกโดยน้ำ
การควบแน่น โมเลกุลสองตัวรวมกันและมีโมเลกุลขนาดเล็ก (เช่น น้ำ) ปล่อยออกมา

สำหรับการรีดักซ์-ออกซิเดชันในอินทรีย์ สัญลักษณ์ $[\text{O}]$ แทนอะตอมออกซิเจนหนึ่งตัวจากสารออกซิไดซ์, และ $[\text{H}]$ แทนอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งตัวจากสารรีดิวซ์

ประเภทของกลไก

ปฏิกิริยาราดิเคิลอิสระเกิดขึ้นในสามขั้นตอน: การเริ่มต้น (การสร้าง radikal), การขยาย (radical ทำปฏิกิริยาและสร้าง radikal ใหม่), และ การสิ้นสุด (radical สองตัวรวมกันและหยุดลูกโซ่)

กลไกหลักที่คุณพบคือ การแทนที่แบบ radikal อิสระ (อัลเคน), การเพิ่มแบบอิเล็กโทรฟิล (อัลคีน), การแทนที่แบบนิวคลีโอไฟล์ (ฮาโลเจนอัลเคน) และ การเพิ่มแบบนิวคลีโอไฟล์ (คาร์บอนิล) ในกลไก ลูกศรโค้ง แสดงการเคลื่อนย้ายของคู่อิเล็กตรอน; เริ่มที่พันธะหรือ คู่อิเล็กตรอนอิสระ

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Bond fission and attack route · ⁨การแตกตัวของพันธะและเส้นทางโจมตี⁩

Watch a polar bond lead to electrophiles, nucleophiles and radicals. · ⁨ดูว่าพันธะขั้วนำไปสู่อิเล็กโทรฟิล นิวคลีโอฟิล และærelics ได้อย่างไร⁩

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Organic reaction type lab · ⁨ห้องปฏิบัติการประเภทปฏิกิริลอินทรีย์⁩

Classify reaction examples by the pattern of bonds changing. · ⁨จำแนกตัวอย่างปฏิกิริยาตามรูปแบบการเปลี่ยนแปลงพันธะ⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
hydrocarbon/ˈhaɪdrəkɑːbən/ ไฮโดรคาร์บอน
alkane/ˈælkeɪn/ อัลเคน
functional group/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp/ กลุ่มฟังก์ชัน
general formula/ˈdʒenərəl ˈfɔːmjʊlə/ สูตรทั่วไป
molecular formula/məˈlekjʊlə ˈfɔːmjʊlə/ สูตรโมเลกุล
structural formula/ˈstrʌktʃərəl ˈfɔːmjʊlə/ สูตรโครงสร้าง
displayed formula/dɪˈspleɪd ˈfɔːmjʊlə/ โครงสร้างแสดง
skeletal formula/ˈskelɪtl ˈfɔːmjʊlə/ โครงสร้างโครงกระดูก
empirical formula/emˈpɪrɪkl ˈfɔːmjʊlə/ สูตรอย่างง่าย
nomenclature/nəˈmeŋklətʃə/ การตั้งชื่อ
homologous series/həˈmɒləɡəs ˈsɪəriːz/ ซีรีส์โฮโมโลกัส
saturated/ˈsætʃəreɪtɪd/ อิ่มตัว
unsaturated/ʌnˈsætʃəreɪtɪd/ ไม่อิ่มตัว
homolytic fission/ˌhɒməˈlɪtɪk ˈfɪʃn/ การแตกตัวแบบโฮโมไลติก
free radical/friː ˈrædɪkl/ free radical
heterolytic fission/ˌhetrəˈlɪtɪk ˈfɪʃn/ การแตกตัวแบบเฮเทโรไลติก
nucleophile/ˈnjuːklɪɒfaɪl/ nucleophile
electrophile/ɪˌlektrəʊˈfaɪl/ electrophile
addition/əˈdɪʃn/ addition
substitution/ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ substitution
elimination/ɪˌlɪmɪˈneɪʃn/ elimination
hydrolysis/haɪˈdrɒləsɪs/ hydrolysis
condensation/kɒndenˈseɪʃn/ การควบแน่น
initiation/ɪˌnɪʃɪˈeɪʃn/ การเริ่มต้น (initiation)
propagation/ˌprɒpəˈɡeɪʃn/ การ propagated (propagation)
termination/ˌtɜːmɪˈneɪʃn/ การสิ้นสุด (termination)
free-radical substitution/friː ˈrædɪkl ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ การแทนที่แบบ radikal อิสระ
electrophilic addition/ɪˌlektrəʊˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ การเติมแบบอิเล็กโทรฟิลิก
nucleophilic substitution/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ การแทนที่แบบนิวคลีโอ菲尔ิก
nucleophilic addition/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ การเติมแบบนิวคลีโอฟิลิก
curly arrow/ˈkɜːli ˈærəʊ/ ลูกศรงอ (Curly arrow)
lone pair/ləʊn peə/ อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว
cyclic/ˈsaɪklɪk/ วงจรหมุนเวียน
13.3

Shapes of organic molecules · ⁨รูปทรงของโมเลกุลอินทรีย์⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
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
ไทย
  1. อธิบายโมเลกุลอินทรีย์ว่าเป็น สายตรง, กิ่งก้าน หรือ วง
  2. อธิบายและอธิบายรูปทรงของโมเลกุลและมุมพันธะในโมเลกุลที่มีอะตอมที่ $\text{sp}$, $\text{sp}^2$ และ $\text{sp}^3$ ทำ hybridization
  3. อธิบายการจัดเรียงของ $\sigma$ และ $\pi$ พันธะในโมเลกุลที่มี $\text{sp}$, $\text{sp}^2$ และ $\text{sp}^3$ อะตอมที่ทำ hybridization
  4. เข้าใจและใช้คำว่า ระนาบ ในการอธิบายการจัดเรียงของอะตอมในโมเลกุลอินทรีย์ เช่น เอทีน

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

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.

ไทย
แบบจำลองโมเลกุลแบบลูกบอลและแท่ง
โมเลกุลอินทรีย์มีรูปทรงสามมิติที่กำหนดไว้

โมเลกุลอินทรีย์อาจเป็นสายตรง, กิ่งก้าน หรือ วงกลม (อยู่ในวงแหวน)

รูปทรงรอบคาร์บอนขึ้นอยู่กับ ไฮบริไดเซชัน ของมัน:

ไฮบริไดเซชัน พันธะ รูปทรง มุม
$\text{sp}^3$ 4 พันธะเดี่ยว เทตระเฮดรัล $109.5°$
$\text{sp}^2$ 1 พันธะคู่ + 2 พันธะเดี่ยว ระนาบ (แบนราบ) $120°$
$\text{sp}$ 1 พันธะสาม (หรือ 2 พันธะคู่) เส้นตรง $180°$

พันธะเดี่ยวทุกเส้นเป็น พันธะ sigma σ, เกิดจากการซ้อนทับโดยตรง พันธะคู่ประกอบด้วยพันธะ sigma หนึ่งตัวและพันธะ pi π หนึ่งตัว ซึ่งเกิดจากการซ้อนทับด้านข้างของ p orbitals Ethene เป็นระนาบเนื่องจาก $\text{sp}^2$ คาร์บอน

คาร์บอนสามชนิด: คาร์บอน sp3 ในเมเทนทรงสี่หน้า, คาร์บอน sp2 ในเอทิลีนระนาบ, และคาร์บอน sp ในเอทิลีนเชิงเส้น โดยแต่ละชนิดมีมุมพันธะ
รูปทรงรอบคาร์บอนขึ้นอยู่กับไฮบริไดเซชัน: sp$^3$ เป็นทรงสี่หน้า ($109.5°$), sp$^2$ เป็นระนาบ ($120°$), sp เป็นเชิงเส้น ($180°$)
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Shapes of organic molecules · ⁨รูปทรงของโมเลกุลอินทรีย์⁩

VSEPR around each carbon · ⁨VSEPR รอบแต่ละคาร์บอน⁩

Around a single-bonded carbon the four pairs are tetrahedral (109.5°). · ⁨รอบคาร์บอนที่มีพันธะเดี่ยว สี่คู่มีรูปร่าง tetrahedral (109.5°).⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
hybridisation/ˌhaɪbrɪdaɪˈzeɪʃn/ การผสมข้าม
planar/ˈpleɪnə/ ระนาบ
sigma bond/ˈsɪɡmə bɒnd/ พันธะซิกมา
pi bond/paɪ bɒnd/ พันธะไพ
13.4

Isomerism · ⁨ไอโซเมอร์⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
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
ไทย
  1. อธิบาย ไอโซเมริซึมเชิงโครงสร้าง และการแบ่งย่อยเป็น ไอโซเมริซึมของสาย, ตำแหน่ง และ หมู่ฟังก์ชัน
  2. อธิบาย ไอโซเมริซึมเชิงเรขาคณิต และการแบ่งย่อยเป็น ไอโซเมริซึมทางเรขาคณิต ( cis/trans ) และ ไอโซเมริซึมทางแสง (การใช้ชื่อเรียก E/Z ยอมรับได้แต่ไม่จำเป็น)
  3. อธิบายไอโซเมริซึมทางเรขาคณิต (cis/trans) ในอัลคีน และอธิบายที่มาจากความหมายของการหมุนที่จำกัดเนื่องจากการมีอยู่ของ $\pi$ พันธะ
  4. อธิบายความหมายของ จุดควอรัล และว่าจุดดังกล่าวทำให้เกิดไอโซเมอร์ทางแสงสองชนิด (เอนาنشιοเมอร์) (ผู้เข้าสอบควรตระหนักว่าสารประกอบอาจมีจุดควอรัลมากกว่าหนึ่ง แต่ความรู้เกี่ยวกับเมโซคอมพาวด์ หรือชื่อเรียกเช่น ไดสเตรโอไอโซเมอร์ ไม่จำเป็นต้องรู้)
  5. ระบุจุดควอรัลและไอโซเมริซึมทางเรขาคณิต (cis/trans) ในโมเลกุลที่มีสูตรโครงสร้างที่กำหนด รวมถึงสารประกอบวง
  6. สรุปไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้สำหรับโมเลกุลอินทรีย์ที่มีสูตรโมเลกุลที่ทราบ

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

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.

ไทย

ไอโซเมอร์ คือสารที่มีสูตรโมเลกุลเหมือนกันแต่มีการจัดเรียงของอะตอมต่างกัน การนี้เรียกว่า ไอโซเมอริซึม

ไอโซเมอริซึมแบบโครงสร้าง

ใน ไอโซเมอริซึมแบบโครงสร้าง อะตอมจะเชื่อมต่อกันเป็นลำดับที่ต่างกัน มี 3 ประเภท:

  • ไอโซเมอริซึมแบบสายโซ่: สายโซ่คาร์บอนมีการแตกแขนงในรูปแบบต่างกัน
  • ไอโซเมอริซึมตำแหน่ง: กลุ่มฟังก์ชันอยู่บนคาร์บอนตัวอื่น
  • ไอโซเมอริซึมกลุ่มฟังก์ชัน: อะตอมสร้างกลุ่มฟังก์ชันที่แตกต่างกัน (เช่น แอลกอฮอล์และอีเทอร์)
โครงสร้างโครงกระดูกสามคู่: บิวเทนเทียบกับ 2-เมทิลโพรเพน, โพรพาน-1-อลเทียบกับ โพรพาน-2-อล, และเอทานอลเทียบกับ เมทอกซีเมทาน์
ไอโซเมอริซึมแบบโครงสร้างทั้ง 3 ประเภท — แบบสายโซ่, แบบตำแหน่ง และแบบกลุ่มฟังก์ชัน — แต่ละคู่มีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน

ไอโซเมอริซึมเชิงพื้นที่

ใน ไอโซเมอริซึมเชิงพื้นที่ อะตอมเชื่อมต่อกันเป็นลำดับเดียวกันแต่ชี้ไปในทิศทางต่างกันในอวกาศ

  • ไอโซเมอริซึมทางเรขาคณิต (cis/trans) เกิดขึ้นที่พันธะคู่ C=C พันธะ pi ป้องกันการหมุนของคาร์บอนทั้งสอง (การหมุนจำกัด) ทำให้กลุ่มต่างๆ ติดอยู่ที่ด้านเดียวกัน (cis) หรือตรงข้ามกัน (trans)
บิว-2-ีนวาดซ้ำสองครั้ง: cis ที่มีกลุ่มเมทิลทั้งสองอยู่ด้านเดียวกันของพันธะคู่, trans ที่อยู่ในด้านตรงข้าม
ไอโซเมอริซึม cis-trans ที่พันธะ C=C: กลุ่มเมทิลถูกยึดไว้ที่ด้านเดียวกัน (cis) หรือด้านตรงข้าม (trans) เนื่องจากพันธะไม่สามารถหมุนได้
  • ไอโซเมอริซึมเชิงแสง เกิดขึ้นที่ คาร์บอนไครัล — จุดไครัล คือคาร์บอนที่มีกลุ่ม differed สี่กลุ่มติดอยู่ คาร์บอนดังกล่าวทำให้เกิดรูปแบบสะท้อนกระจกสองแบบที่เรียกว่า เอนาน tio mer โมเลกุลอาจมีจุดไครัลมากกว่าหนึ่งจุด
คาร์บอนที่เชื่อมกับสี่อะตอมแตกต่างกัน (F, H, Cl, Br) วาดไว้ข้างภาพสะท้อนกระจกของมัน ทั้งสองไม่ซ้อนทับกันได้
ไอโซเมอริซึมเชิงแสง: คาร์บอนที่มีกลุ่ม differed สี่กลุ่มให้รูปแบบสะท้อนกระจกสองแบบ (เอนาน tio mer) ที่ไม่สามารถซ้อนทับกันได้

จากสูตรโมเลกุล คุณสามารถหาไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้โดยลองสายโซ่ ตำแหน่ง และกลุ่มฟังก์ชันต่างๆ

ตัวอย่างวิธีทำ. อธิบายว่าทำไมบิว-2-ีนจึงแสดง ไอโซเมอริซึม cis-trans (E/Z) แต่บิว-1-ีนไม่ได้ ไอโซเมอริซึมเชิงพื้นที่ที่ C=C ต้องมีสองอย่าง: การหมุนจำกัดรอบพันธะคู่ (อัลเคนทั้งสองมีสิ่งนี้) และ กลุ่ม แตกต่าง สองกลุ่มบน แต่ละ คาร์บอนของพันธะคู่ ในบิว-2-ีน, $\text{CH}_3\text{CH=CHCH}_3$, คาร์บอนของพันธะคู่แต่ละตัวมี $\text{H}$ และ $\text{CH}_3$ - แตกต่างกัน ดังนั้นกลุ่มเมทิลสามารถอยู่ด้านเดียวกัน (cis / Z) หรือด้านตรงข้าม (trans / E) ในบิว-1-ีน, $\text{CH}_2\text{=CHCH}_2\text{CH}_3$, คาร์บอนตัวแรกมี ไฮโดรเจนสองตัว - เหมือนกัน ดังนั้นการสลับมันจะไม่เปลี่ยนอะไรและมีเพียงรูปแบบเดียวเท่านั้น ทดสอบ แต่ละ คาร์บอนของพันธะคู่แยกกัน: กลุ่มเหมือนกันสองกลุ่มบน 任何一方 คาร์บอนจะขัดขวางไอโซเมอริซึม ไม่ว่าคาร์บอนอีกฝ่ายจะต่างกันแค่ไหนก็ตาม

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Structural isomerism lab · ⁨ห้องปฏิบัติการ Isomerism แบบโครงสร้าง⁩

Compare molecules with the same formula but different structures. · ⁨เปรียบเทียบโมเลกุลที่มีสูตรเดียวกันแต่โครงสร้างต่างกัน⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
isomerism/ˈaɪsəmərɪzəm/ ไอโซเมริซึม
structural isomerism/ˈstrʌktʃərəl ˈaɪsəmərɪzəm/ ไอโซเมอรีซึมแบบโครงสร้าง
chain isomerism/tʃeɪn ˈaɪsəmərɪzəm/ chain isomerism
positional isomerism/pəˈzɪʃənl ˈaɪsəmərɪzəm/ positional isomerism
functional group isomerism/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp ˈaɪsəmərɪzəm/ functional group isomerism
stereoisomerism/ˈsterɪəʊɪsəmərɪzəm/ ไอโซเมରିزمแบบสเตอริโอ
geometrical isomerism/ˌdʒiːəʊˈmetrɪkl ˈaɪsəmərɪzəm/ geometrical isomerism
restricted rotation/rɪˈstrɪktɪd rəʊˈteɪʃn/ การหมุนถูกจำกัด
cis/sɪs/ ซิส
trans/trænz/ ทรานส์
optical isomerism/ˈɒptɪkl ˈaɪsəmərɪzəm/ ไอโซเมରିزمแบบออปติคอล
chiral/ˈkaɪrəl/ ไม่สมมาตรทางมือ (chiral)
chiral centre/ˈkaɪrəl ˈsentə/ ศูนย์คิรัล
enantiomers/eˈnæntɪəməz/ เอนาเนئิเมอร์
Watch lesson · ⁨ดูบทเรียน⁩
13.4

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

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.
ไทย
  • รู้ความแตกต่างระหว่าง สูตรทั่วไป, สูตรโมเลกุล, สูตรโครงสร้าง, สูตรแสดง และสูตรโครงกระดูก — ข้อสอบถามถึงสูตรเฉพาะอย่างใดอย่างหนึ่ง
  • ตั้งชื่อตามระบบ: สายโซ่ที่ยาวที่สุด, เลขประจำตำแหน่งต่ำสุด, ชื่อหมู่แทนที่เรียงตามอักษร; หากเลขประจำตำแหน่งผิดจะเสียคะแนน
  • จำแนกปฏิกิริยาแต่ละชนิดโดย ประเภทและสารตั้งต้น (เพิ่ม, แทนที่, กำจัด, ออกซิเดชัน)
  • ไอโซเมอริซึม E/Z ต้องการการหมุนจำกัดรอบ $\text{C}=\text{C}$ และ กลุ่มที่แตกต่างกันสองกลุ่มบนคาร์บอนแต่ละตัว

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP