ההבדל העיקרי בין פחמימנים חלופיים ללא-חלופיים הוא שלפחמימנים חלופיים אין טבעות הבנויות עם מספר אי-זוגי של אטומי פחמן, בעוד שפחמימנים לא-חלופיים הם תרכובות שיש להן לפחות טבעת אחת הבנויה עם מספר אי-זוגי של אטומי פחמן.
פחמימנים חלופיים ופחמימנים לא חלופיים הם שני סוגים עיקריים של תרכובות פחמימנים המכילות מבני טבעות. פחמימנים חלופיים הם מערכות פחמימנים מצומדות ללא טבעת אי זוגית. פחמימנים לא חלופיים הם תרכובות הכוללות לפחות טבעת אחת המכילה מספר אי-זוגי של אטומי פחמן.
מהם פחמימנים חלופיים?
פחמימנים חלופיים הם מערכות פחמימנים מצומדות שאין להן טבעת אי-זוגית. מערכות אלו יכולות לבצע תהליך מככב שבו אטומי הפחמן מחולקים לשתי קבוצות. קבוצה אחת מכילה אטומי פחמן עם כוכבים באופן שבו אין שני אטומים מכוכבים או ללא כוכבים קשורים זה לזה. הסט המסומן בכוכב מכיל את המספר הגבוה ביותר של אטומים. עם קבלת תנאי זה, הקובע החילוני בקירוב הוקל מקבל צורה פשוטה יותר. הסיבה לכך היא שאלמנטים חוצי אלכסון בין אטומים באותה קבוצה נוטים להיות בהכרח אפס. כמה דוגמאות לתרכובות פחמימנים חלופיות כוללות ציקלובוטדיאן, נפתלין, רדיקל בנזיל וכו'.
איור 01: המבנה הכימי של ציקלובוטדיאן, פחמימן חלופי תרכובת
ישנן שלוש תכונות עיקריות של פחמימנים חלופיים, כולל זיווג של אנרגיות המסלול המולקולרי עבור מערכת ה-pi, מקדמים דומים לשני האורביטלים המולקולריים המזווגים באותו אתר ושוויון האוכלוסייה או צפיפות האלקטרונים של כל האתרים.
אם יש מספר אי-זוגי של אטומים בפחמימן החלופי, זה אומר שהוא מכיל מסלול לא מזווג עם אנרגיית קשר אפס. כאשר בוחנים את המסלול הזה, אנו יכולים לכתוב את המקדמים על האתרים האטומיים ללא חישוב. שם, המקדם של כל האורביטלים השייכים לקבוצה הקטנה יותר הוא אפס, וסכום המקדמים של האורביטלים מסביב המסומנים בכוכב צריך להיות גם אפס.
מהם פחמימנים לא חלופיים?
פחמימנים לא חלופיים הם תרכובות המכילות לפחות טבעת אחת המכילה מספר אי-זוגי של אטומי פחמן. אזולן, פנטלן והפטלן הן דוגמאות לתרכובות פחמימנים לא-חלופיות קלאסיות.
איור 02: המבנה הכימי של אזולן, תרכובת פחמימנים לא חלופית
הם תרכובות פחמימנים לא-חלופיות דו-מחזוריות. לתרכובות הללו יש מסגרת מרתקת Pi עם סידור רצוף של פחמימות אי-זוגיות.
מה ההבדל בין פחמימנים אלטרנטיביים לפחמימנים לא חלופיים?
פחמימנים חלופיים הם מערכות פחמימנים מצומדות שאין להן טבעת אי-זוגית. פחמימנים לא חלופיים הם תרכובות הכוללות לפחות טבעת אחת המכילה מספר אי-זוגי של אטומי פחמן. ההבדל העיקרי בין פחמימנים חלופיים ללא-חלופיים הוא שלפחמימנים חלופיים אין טבעות הבנויות עם מספר אי-זוגי של אטומי פחמן, ואילו פחמימנים לא-חלופיים הם תרכובות שיש להן לפחות טבעת אחת הבנויה עם מספר אי-זוגי של אטומי פחמן.ציקלובוטדיאן, נפתלין ורדיקל בנזיל הם דוגמאות לפחמימנים חלופיים, בעוד אזולן, פנטלן והפטלן הם דוגמאות לפחמימנים לא חלופיים.
להלן סיכום של ההבדל בין פחמימנים חלופיים ללא-חלופיים בצורת טבלה להשוואה זה לצד זה.
סיכום – פחמימנים אלטרנטיביים לעומת לא חלופיים
פחמימנים חלופיים ופחמימנים לא חלופיים הם שני סוגים עיקריים של תרכובות פחמימנים המכילות מבני טבעות. ההבדל העיקרי בין פחמימנים חלופיים לפחמימנים לא חלופיים הוא שלפחמימנים חלופיים אין טבעות הבנויות עם מספר אי זוגי של אטומי פחמן, בעוד שפחמימנים לא חלופיים הם תרכובות שיש להן לפחות טבעת אחת הבנויה עם מספר אי זוגי של אטומי פחמן.
