كيفية حساب عدد الايزومرات

لقد رأيت في هذا الوقت على الأرجح بعض الصيغ الكيميائية ونوعًا من التمثيل للتركيبات الجزيئية المرتبطة. على سبيل المثال ، يمكن تمثيل جزيء ثاني أكسيد الكربون البسيط ، أو ثاني أكسيد الكربون ، كذرة كربون مرتبطة بذرتين من الأكسجين عن طريق تقاطعات تسمى الروابط المزدوجة: O = C = O.

يأتي ثاني أكسيد الكربون ، مثل الكثير من المركبات في الطبيعة ، في شكل أو شكل واحد فقط. وهذا يعني أن الصيغة الجزيئية مثل C₃ح₃ا₃، ستكون قادرًا على ربطه بهيكل فريد ثلاثي الأبعاد ، وهو مركب بيروفات الأيضي المهم.

ومع ذلك ، فإن بعض الصيغ تؤدي إلى ظهور أكثر من ترتيب مكاني واحد. المركبات التي لها نفس الصيغة الجزيئية ولكن الأشكال المختلفة تسمى أيزومرات ، ولأنها متوفرة بكثرة في عالم الهيدروكربونات، تعلم التنبؤ بعدد الأيزومرات نوعًا من الجزيء يسمى ألكان يمكن أن يكون مكانًا رائعًا للتعرف على هذه المركبات الصعبة.

الايزومرات تأتي في نوعين أساسيين. الأيزومرات المجسمة هي أيزومرات تختلف في ترتيباتها المكانية ولكن لها روابطها في نفس الأماكن.

إذا كان هذا يبدو وكأنه تناقض ، فتخيل الجزيئات التي هي صور مرآة ؛ لا يمكن تركيب هذه مباشرة على بعضها البعض ، لذا فهي مختلفة ، ومع ذلك فإن الروابط بين ذراتها في أماكن متقابلة. مثال على ذلك شكلين من الأحماض الأمينية

الايزومرات الهيكلية هي أيزومرات يختلف فيها تسلسل الترابط بين الذرات. على عكس الحالة مع الأيزومرات الفراغية ، يمكن أن ينتج عن ذلك مركبات مختلفة تمامًا (كما هو الحال مع البيوتان و 2-ميثيل بروبان، وكلاهما له الصيغة ج₄ح₁₀) أو في الأنواع وثيقة الصلة (مثل الألكانات الكبيرة جدًا ذات الحجم الصغير الفروع).

الايزومرات الفرعية هي نوع من الأيزومر الهيكلي الموجود في الجزيئات العضوية (أي تلك التي تحتوي على الكربون). يمكن أن يرتبط الكربون بذرات كربون أخرى بالإضافة إلى ارتباطه بذرات الهيدروجين ، لذلك بمجرد "سلسلة" كربون تحدها ذرة هيدروجين تنمو السلسلة طويلة بما يكفي لتحرك الذرات بحرية أكبر في الفضاء ، وقد تظهر سلاسل الكربون الثانوية عند نقطة واحدة أو أكثر من نقطة واحدة نهاية. كما قد تتوقع ، فإن هذا يؤثر بشكل كبير على السلوك الكيميائي لهذه الجزيئات.

الألكانات هي مركبات تحتوي فقط على ذرات كربون وهيدروجين مرتبطة في روابط مفردة. نظرًا لأن كل ذرة كربون يمكن أن تشكل أربع روابط ، فإن الباب مفتوح أمام ثروة من الأيزومرات ضمن هذه الفئة من المركبات العضوية ، الموجودة بكثرة في الوقود الأحفوري.

أبسط ألكان هو الميثان (CH₄) ، يليه الإيثان (C₂ح₆) والبروبان (C₃ح₈). في الواقع ، صيغة جميع الألكانات هي C_نح_{2n + 2}.

لقد رأيت بالفعل أن البوتان (سي₄ح₁₀) له أيزومر ، 2-ميثيل بنتان. هذان هما الأيزومران الوحيدان لهذا الجزيء. ج₅ح₁₀، من ناحية أخرى ، لديه ثلاثة ايزومرات ، بينما C₆ح₁₄ تسعة. لا توجد "صيغة عدد من الأيزومرات المتسلسلة" للألكانات ، والرقم ينمو بسرعة مرهقة (على سبيل المثال ، ديكان ، أو C₁₀ح₂₂، يحتوي على 75 أيزومرًا ضخمًا). بدلاً من ذلك ، يجب أن تكون قادرًا على بناء عدد قليل منها باستخدام صيغة ألكان معينة.

للحصول على مثال لبرنامج يعمل كمولد مركب للأيزومرات بحيث يمكنك رؤية الهيكل المادي لكل منها في الفضاء ، راجع الموارد.

لاحظ أنه إذا حاولت إدخال صيغة لا يوجد لها أيزومر ، فسيعود البرنامج بسرعة نتيجة فارغة. قد ترغب في تجربة رسم بعض هذه المركبات المحتملة لمعرفة سبب استحالة إنتاجها ، بالنظر إلى مبادئ الترابط الكيميائي الأساسية.