Zu diesem Zeitpunkt haben Sie höchstwahrscheinlich einige chemische Formeln und eine Art Darstellung der zugehörigen Molekülstrukturen gesehen. Zum Beispiel kann das einfache Molekül Kohlendioxid oder CO2 als ein Kohlenstoffatom dargestellt werden, das durch Verbindungen, die Doppelbindungen genannt werden, mit zwei Sauerstoffatomen verbunden ist: O=C=O.
Kohlendioxid kommt, wie viele andere Verbindungen in der Natur, nur in einer Form oder Gestalt vor. Das heißt, bei einer Molekülformel wie C3H3Ö3, könnte man es mit einer einzigartigen dreidimensionalen Struktur in Verbindung bringen, der des wichtigen Stoffwechselstoffs Pyruvat.
Einige Formeln führen jedoch zu mehr als einer räumlichen Anordnung. Verbindungen mit derselben Summenformel, aber unterschiedlichen Formen werden Isomere genannt, und weil diese in der Welt der Kohlenwasserstoffe, lernen, vorherzusagen, wie viele Isomere eine Art Molekül namens an alkan can have ist ein großartiger Ort, um mehr über diese kniffligen Verbindungen zu erfahren.
Was sind Isomere?
Isomere gibt es in zwei Grundtypen. Stereoisomere sind Isomere, die sich in ihrer räumlichen Anordnung unterscheiden, aber ihre Bindungen an den gleichen Stellen haben.
Wenn dies wie ein Widerspruch klingt, stellen Sie sich Moleküle vor, die Spiegelbilder sind; diese können nicht direkt übereinander gelegt werden, sind also unterschiedlich, aber die Bindungen zwischen ihren jeweiligen Atomen befinden sich an entsprechenden Stellen. Ein Beispiel sind die beiden Formen der Aminosäure Alanin. Diese werden D-Alanin und L-Alanin genannt, was lose "rechts" und "links" bedeutet.
Strukturisomere sind Isomere, bei denen die Bindungsreihenfolge der Atome unterschiedlich ist. Anders als bei Stereoisomeren kann dies zu ganz anderen Verbindungen führen (wie bei Butan und 2-Methylpropan, die beide die Formel C. haben4H10) oder bei eng verwandten Arten (wie sehr großen Alkanen mit kleinen Geäst).
Verzweigungsisomere sind eine Art Strukturisomer, das in organischen Molekülen (d. h. solchen, die Kohlenstoff enthalten) vorkommt. Kohlenstoff kann zusätzlich zur Bindung an Wasserstoffatome auch an andere Kohlenstoffatome binden, also einmal eine Kohlenstoff-"Kette", die von einem Wasserstoffatom begrenzt ist Kette wächst lang genug, damit sich die Atome freier im Raum bewegen können, sekundäre Kohlenstoffketten können an einem oder mehreren Punkten von einem aus erscheinen Ende. Wie zu erwarten, beeinflusst dies das chemische Verhalten dieser Moleküle erheblich.
Was sind Alkane?
Alkane sind Verbindungen, die nur Kohlenstoff- und Wasserstoffatome enthalten, die in Einfachbindungen verbunden sind. Da jedes Kohlenstoffatom vier Bindungen eingehen kann, ist die Tür zu einer Fülle von Isomeren innerhalb dieser Klasse organischer Verbindungen geöffnet, die in fossilen Brennstoffen reichlich vorhanden sind.
Das einfachste Alkan ist Methan (CH4), gefolgt von Ethan (C2H6) und Propan (C3H8). Tatsächlich lautet die Formel für alle Alkane CneinH2n + 2.
Sie haben bereits gesehen, dass Butan (C4H10) hat ein Isomer, 2-Methylpentan. Dies sind die einzigen beiden Isomere dieses Moleküls. C5H10, andererseits hat drei Isomere, während C6H14 hat neun. Es gibt keine "Anzahl der Kettenisomerenformel" für Alkane, und die Zahl wird schnell umständlich (z. B. Decan oder C10H22, hat satte 75 Isomere). Stattdessen sollten Sie in der Lage sein, einige von ihnen mit einer bestimmten Alkanformel zu konstruieren.
Rechner für Isomerenkombinationsformeln
Ein Beispiel für ein Programm, das als Kombinationsgenerator für Isomere fungiert, damit Sie ihre jeweilige physikalische Struktur im Weltraum sehen können, finden Sie in den Ressourcen.
Beachten Sie, dass das Programm schnell ein Nullergebnis zurückgibt, wenn Sie versuchen, eine Formel einzugeben, für die es kein Isomer gibt. Vielleicht möchten Sie mit dem Zeichnen einiger dieser potenziellen Verbindungen experimentieren, um zu sehen, warum sie angesichts der grundlegenden chemischen Bindungsprinzipien unmöglich zu erzeugen sind.