Olete selleks ajaks tõenäoliselt näinud mõnda keemilist valemit ja seotud molekulaarsete struktuuride mingisugust kujutist. Näiteks lihtsa molekuli süsinikdioksiidi või CO2 võib kujutada süsinikuaatomina, mis on ühendatud kahe hapniku aatomiga ristmikega, mida nimetatakse kaksiksidemeteks: O = C = O.
Süsinikdioksiid, nagu paljud looduses olevad ühendid, on ainult ühes vormis või kujul. See tähendab, et antud molekulaarne valem nagu C3H3O3, saaksite seda seostada ainulaadse kolmemõõtmelise struktuuriga, mis on oluline metaboolne ühend püruvaat.
Mõni valem tekitab siiski rohkem kui ühe ruumilise paigutuse. Sama molekulaarvalemiga, kuid erineva kujuga ühendeid nimetatakse isomeerideks ja kuna neid on maailmas väga palju süsivesinikud, õppides ennustama, kui palju isomeere on mingi molekul nimega an alkaan võib olla suurepärane koht nende keeruliste ühendite tundmaõppimiseks.
Mis on isomeerid?
Isomeere on kahte põhitüüpi. Stereoisomeerid on isomeerid, mis erinevad ruumilise paigutuse poolest, kuid nende sidemed on samades kohtades.
Kui see kõlab vastuoluna, kujutage ette molekule, mis on peegelpildid; neid ei saa otse üksteise peale panna, seega on need erinevad, kuid nende vastavate aatomite vahelised sidemed on vastavates kohtades. Näitena võib tuua aminohappe kaks vormi alaniin. Neid nimetatakse D-alaniiniks ja L-alaniiniks, mis tähendavad lõdvalt "paremale" ja "vasakule".
Struktuursed isomeerid on isomeerid, milles aatomite sidumisjärjestus on erinev. Erinevalt stereoisomeeridest võib selle tulemuseks olla täiesti erinevad ühendid (nagu ka butaan ja 2-metüülpropaan, millel mõlemal on valem C4H10) või lähedastes liikides (näiteks väga suured alkaanid väikeste oksad).
Haru isomeerid on mingi struktuurne isomeer, mida leidub orgaanilistes molekulides (s.t need, mis sisaldavad süsinikku). Süsinik võib lisaks vesinikuaatomitega seondumisele seonduda ka teiste süsinikuaatomitega, nii et kui süsiniku "ahel" piirneb vesinikuaatomiga, ahel kasvab piisavalt kaua, et aatomid saaksid ruumis vabamalt liikuda, sekundaarsed süsinikuahelad võivad ilmneda ühes või mitmes punktis ühest lõpp. Nagu arvata võib, mõjutab see oluliselt nende molekulide keemilist käitumist.
Mis on alkaanid?
Alkaanid on ühendid, mis sisaldavad ainult süsiniku- ja vesinikuaatomeid, mis on ühendatud üksiksidemetena. Kuna iga süsinikuaatom võib moodustada neli sidet, on uks avatud selle orgaaniliste ühendite klassi kuuluvate isomeeride rohkusele, mida leidub fossiilkütustes ohtralt.
Lihtsaim alkaan on metaan (CH4), millele järgneb etaan (C2H6) ja propaan (C3H8). Tegelikult on kõigi alkaanide valem CnH2n + 2.
Te olete seda butaani (C4H10) on isomeer, 2-metüülpentaan. Need on selle molekuli ainsad kaks isomeeri. C5H10seevastu on kolm isomeeri, samas kui C6H14 on üheksa. Alkaanide puhul pole "ahela isomeeride arvu valemit" ja arv kasvab kiiresti tülikaks (näiteks dekaan või C10H22, millel on tohutult 75 isomeeri). Selle asemel peaksite saama konstrueerida mõned neist, võttes arvesse konkreetset alkaanivalemit.
Isomeeri kombinatsiooni valemi kalkulaator
Näide programmist, mis toimib isomeeride kombinatsioonigeneraatorina, nii et näete nende vastavat füüsilist struktuuri ruumis, vaadake ressursse.
Pange tähele, et kui proovite sisestada valemit, mille isomeeri pole, tagastab programm kiiresti nulltulemuse. Võiksite katsetada mõnede nende võimalike ühendite joonistamist, et mõista, miks neid keemiliste sidemete põhiprintsiipe arvestades on võimatu genereerida.