Olet tähän mennessä todennäköisesti nähnyt muutaman kemiallisen kaavan ja jonkinlaisen esityksen liittyvistä molekyylirakenteista. Esimerkiksi yksinkertainen molekyyli hiilidioksidi tai CO2 voidaan esittää hiiliatomina, joka on liitetty kahteen happiatomiin liitoksilla, joita kutsutaan kaksoissidoksiksi: O = C = O.
Hiilidioksidi, kuten monet luonnon yhdisteet, on vain yhdessä muodossa tai muodossa. Eli annetaan molekyylikaava, kuten C3H3O3, pystyt yhdistämään sen ainutlaatuiseen kolmiulotteiseen rakenteeseen, tärkeän metabolisen yhdisteen pyruvaatin rakenteeseen.
Jotkut kaavat aiheuttavat kuitenkin useampia kuin yhden tilajärjestelyn. Yhdisteitä, joilla on sama molekyylikaava, mutta erilaiset muodot, kutsutaan isomeereiksi, ja koska niitä on niin paljon hiilivedyt, oppia ennustamaan, kuinka monta isomeeriä on eräänlainen molekyyli, jota kutsutaan alkaani voi olla on hyvä paikka oppia näistä hankalista yhdisteistä.
Mitä ovat isomeerit?
Isomeerejä on kahta perustyyppiä. Stereoisomeerit ovat isomeerejä, jotka eroavat toisistaan avaruusjärjestelyissään, mutta joilla on sidokset samoissa paikoissa.
Jos tämä kuulostaa ristiriidalta, kuvittele molekyylejä, jotka ovat peilikuvia; näitä ei voida asettaa suoraan toistensa päälle, joten ne ovat erilaisia, mutta niiden atomien väliset sidokset ovat vastaavissa paikoissa. Esimerkki on aminohapon kaksi muotoa alaniini. Näitä kutsutaan D-alaniiniksi ja L-alaniiniksi, mikä tarkoittaa löyhästi "oikeaa" ja "vasenta".
Rakenteelliset isomeerit ovat isomeerejä, joissa atomien sitoutumissekvenssi on erilainen. Toisin kuin stereoisomeereillä, tämä voi johtaa täysin erilaisiin yhdisteisiin (kuten butaani ja 2-metyylipropaani, joilla molemmilla on kaava C4H10) tai läheisissä sukulaislajeissa (kuten hyvin suuret alkaanit, joissa on pieniä oksat).
Haara-isomeerit ovat eräänlainen rakenteellinen isomeeri, jota esiintyy orgaanisissa molekyyleissä (ts. niissä, jotka sisältävät hiiltä). Hiili voi sitoutua muihin hiiliatomeihin vetyatomien sitoutumisen lisäksi, joten kerran hiilivety "ketju" rajoittuu vetyatomiin ketju kasvaa riittävän kauan atomien liikkua vapaammin avaruudessa, toissijaiset hiiliketjut voivat ilmestyä yhdessä tai useammassa kohdassa yhdestä loppuun. Kuten voit odottaa, tämä vaikuttaa merkittävästi näiden molekyylien kemialliseen käyttäytymiseen.
Mitä ovat alkaanit?
Alkaanit ovat yhdisteitä, jotka sisältävät vain hiili- ja vetyatomeja, jotka ovat liittyneet yksittäisiin sidoksiin. Koska kukin hiiliatomi voi muodostaa neljä sidosta, ovi on avattu runsaalle isomeerille tässä orgaanisten yhdisteiden luokassa, jota löytyy runsaasti fossiilisista polttoaineista.
Yksinkertaisin alkaani on metaani (CH4), jota seuraa etaani (C2H6) ja propaani (C3H8). Itse asiassa kaikkien alkaanien kaava on CnH2n + 2.
Olet jo nähnyt tuon butaanin (C4H10) on isomeeri, 2-metyylipentaani. Nämä ovat tämän molekyylin ainoat kaksi isomeeriä. C5H10, toisaalta, on kolme isomeeriä, kun taas C6H14 on yhdeksän. Alkaanille ei ole "ketjun isomeerien kaavan lukumäärää", ja määrä kasvaa nopeasti hankalaksi (esimerkiksi dekaani tai C10H22, siinä on valtavasti 75 isomeeriä). Sen sijaan sinun pitäisi pystyä rakentamaan muutama niistä tietyllä alkaanikaavalla.
Isomeeriyhdistelmäkaavan laskin
Katso esimerkki ohjelmasta, joka toimii isomeerien yhdistelmägeneraattorina, jotta voit nähdä niiden fyysisen rakenteen avaruudessa.
Huomaa, että jos yrität syöttää kaavan, jolle ei ole isomeeriä, ohjelma palauttaa nopeasti tyhjän tuloksen. Voit kokeilla piirtää joitain näistä mahdollisista yhdisteistä nähdäksesi, miksi niitä on mahdotonta tuottaa, kun otetaan huomioon kemiallisen sitoutumisen perusperiaatteet.
