Sådan beregnes antallet af isomerer

Du har på dette tidspunkt sandsynligvis set et par kemiske formler og en eller anden form for repræsentation af de tilknyttede molekylære strukturer. For eksempel kan det simple molekyle kuldioxid eller CO2 repræsenteres som et carbonatom forbundet til to iltatomer ved kryds kaldet dobbeltbindinger: O = C = O.

Kuldioxid, som mange forbindelser i naturen, kommer kun i en form eller form. Det vil sige givet en molekylformel som C₃H₃O₃, ville du være i stand til at forbinde det med en unik tredimensionel struktur, den af ​​den vigtige metaboliske forbindelse pyruvat.

Nogle formler giver dog mere end et rumligt arrangement. Forbindelser med den samme molekylære formel men forskellige former kaldes isomerer, og fordi disse er så rigelige i kulbrinter, lære at forudsige, hvor mange isomerer en slags molekyle kaldet en alkan kan have er et godt sted at lære om disse vanskelige forbindelser.

Isomerer findes i to grundlæggende typer. Stereoisomerer er isomerer, der adskiller sig i deres rumlige arrangementer, men har deres obligationer de samme steder.

Hvis dette lyder som en modsigelse, forestil dig molekyler, der er spejlbilleder; disse kan ikke overlejres direkte på hinanden, så de er forskellige, men alligevel er båndene mellem deres respektive atomer tilsvarende steder. Et eksempel er de to former for aminosyren alanin. Disse kaldes D-alanin og L-alanin, der løst betyder "højre" og "venstre".

Strukturelle isomerer er isomerer, hvor atoms bindingssekvens er forskellig. I modsætning til tilfældet med stereoisomerer kan dette resultere i helt forskellige forbindelser (som med butan og 2-methylpropan, som begge har formlen C₄H₁₀) eller i nært beslægtede arter (såsom meget store alkaner med små grene).

Filialisomerer er en slags strukturel isomer, der findes i organiske molekyler (dvs. dem, der indeholder kulstof). Kulstof kan binde til andre kulstofatomer ud over binding til hydrogenatomer, så når en kulstof "kæde" grænser op til et hydrogenatom kæde vokser længe nok til, at atomer bevæger sig mere frit i rummet, kan sekundære kulstofkæder vises på et eller flere punkter fra et ende. Som du måske forventer, påvirker dette væsentligt den kemiske opførsel af disse molekyler.

Alkaner er forbindelser, der kun indeholder carbon- og hydrogenatomer, der er forbundet i enkeltbindinger. Da hvert kulstofatom kan danne fire bindinger, er døren åben for et væld af isomerer inden for denne klasse af organiske forbindelser, der findes i overflod i fossile brændstoffer.

Den enkleste alkan er methan (CH₄efterfulgt af etan (C₂H₆) og propan (C₃H₈). Faktisk er formlen for alle alkaner C_nH_{2n + 2}.

Du har allerede set den butan (C₄H₁₀) har en isomer, 2-methylpentan. Dette er de eneste to isomerer af dette molekyle. C₅H₁₀derimod har tre isomerer, mens C₆H₁₄ har ni. Der er ingen "formel med antal kædeisomerer" for alkaner, og antallet bliver hurtigt besværligt (for eksempel decan eller C₁₀H₂₂, har hele 75 isomerer). I stedet skal du være i stand til at konstruere nogle få af dem med en bestemt alkanformel.

For et eksempel på et program, der fungerer som en kombinationsgenerator for isomerer, så du kan se deres respektive fysiske struktur i rummet, se Ressourcer.

Bemærk, at hvis du prøver at indtaste en formel, hvor der ikke er nogen isomer, returnerer programmet hurtigt et null-resultat. Det kan være en god idé at eksperimentere med at tegne nogle af disse potentielle forbindelser for at se, hvorfor de er umulige at generere, givet grundlæggende kemiske bindingsprincipper.