Do této doby jste s největší pravděpodobností viděli několik chemických vzorců a určité zastoupení souvisejících molekulárních struktur. Například jednoduchá molekula oxidu uhličitého nebo CO2 může být reprezentována jako atom uhlíku spojený se dvěma atomy kyslíku spojením nazývaným dvojné vazby: O = C = O.
Oxid uhličitý, stejně jako mnoho sloučenin v přírodě, má pouze jednu formu nebo tvar. To znamená, že vzhledem k molekulární vzorec jako C.3H3Ó3byste jej dokázali spojit s jedinečnou trojrozměrnou strukturou důležité metabolické sloučeniny pyruvát.
Některé vzorce však vedou k více než jednomu prostorovému uspořádání. Sloučeniny se stejným molekulárním vzorcem, ale různými tvary, se nazývají izomery, a protože jich je ve světě tolik uhlovodíky, naučit se předpovídat, kolik izomerů se druh molekuly nazývá an alkanu can have je skvělým místem pro poznání těchto záludných sloučenin.
Co jsou izomery?
Izomery přicházejí ve dvou základních typech. Stereoizomery jsou izomery, které se liší svým prostorovým uspořádáním, ale mají své vazby na stejných místech.
Pokud to zní jako rozpor, představte si molekuly, které jsou zrcadlovými obrazy; tyto nelze navzájem přímo překrývat, takže jsou odlišné, přesto jsou vazby mezi jejich příslušnými atomy na odpovídajících místech. Příkladem jsou dvě formy aminokyseliny alanin. Tito se nazývají D-alanin a L-alanin, což volně znamená „pravý“ a „levý“.
Strukturní izomery jsou izomery, ve kterých je vazebná sekvence atomů odlišná. Na rozdíl od případu se stereoizomery to může vést k úplně odlišným sloučeninám (jako u butan a 2-methylpropan, oba mají vzorec C.4H10) nebo v blízce příbuzných druzích (jako jsou velmi velké alkany s malými větve).
Větvené izomery jsou druh strukturního izomeru nacházejícího se v organických molekulách (tj. těch, které obsahují uhlík). Uhlík se může vázat na další atomy uhlíku kromě vazby na atomy vodíku, takže jednou uhlíkový "řetězec" ohraničený atomem vodíku řetěz roste dostatečně dlouho na to, aby se atomy ve vesmíru pohybovaly volněji, sekundární uhlíkové řetězce se mohou objevit v jednom nebo více bodech z jednoho konec. Jak můžete očekávat, významně to ovlivňuje chemické chování těchto molekul.
Co jsou Alkany?
Alkany jsou sloučeniny obsahující pouze atomy uhlíku a vodíku spojené jednoduchými vazbami. Vzhledem k tomu, že každý atom uhlíku může tvořit čtyři vazby, jsou dveře v této třídě organických sloučenin otevřeny velkému množství izomerů, které se ve fosilních palivech nacházejí v hojném počtu.
Nejjednodušší alkan je metan (CH4), následovaný ethanem (C.2H6) a propan (C.3H8). Ve skutečnosti je vzorec pro všechny alkany CnH2n + 2.
Ten butan jste již viděli (C.4H10) má izomer, 2-methylpentan. Toto jsou jediné dva izomery této molekuly. C5H10, na druhé straně, má tři izomery, zatímco C6H14 má devět. Pro alkany neexistuje žádný „vzorec počtu izomerů řetězce“ a počet rychle roste těžkopádně (například dekan nebo C10H22, má neuvěřitelných 75 izomerů). Místo toho byste měli být schopni sestrojit několik z nich s konkrétním alkanovým vzorcem.
Kalkulačka kombinovaných vzorců izomerů
Příklad programu, který funguje jako kombinovaný generátor pro izomery, takže můžete vidět jejich příslušnou fyzickou strukturu ve vesmíru, najdete v článku Prostředky.
Všimněte si, že pokud se pokusíte zadat vzorec, pro který neexistuje žádný izomer, program rychle vrátí nulový výsledek. Možná budete chtít experimentovat s čerpáním některých z těchto perspektivních sloučenin, abyste zjistili, proč je nemožné je generovat, vzhledem k základním principům chemické vazby.