Sana isomeeri tulee kreikkalaisista sanoista iso, joka tarkoittaa "yhtä", ja meros, jotka tarkoittavat "osa" tai "osake". Isomeerin osat ovat yhdisteen atomeja. Kun luetellaan kaikki atomien tyypit ja lukumäärä yhdisteessä, saadaan molekyylikaava. Kun näytetään atomien yhdistyminen yhdisteen sisällä, saadaan rakennekaava. Kemistit nimittivät yhdisteet, jotka koostuvat samasta molekyylikaavasta, mutta erilaisista rakennekaavan isomeereistä. Yhdisteen isomeerin vetäminen on prosessi, jolla järjestetään uudelleen paikat, joissa atomit ovat sitoutuneet rakenteeseen. Se on samanlainen kuin rakennuspalikoiden pinoaminen eri järjestelyissä sääntöjä noudattaen.
Tunnista ja laske kaikki isomeereihin vedettävät atomit. Tämä antaa molekyylikaavan. Kaikki vedetyt isomeerit sisältävät saman määrän kutakin atomityyppiä, joka löytyy yhdisteen alkuperäisestä molekyylikaavasta. Yleinen esimerkki molekyylikaavasta on C4H10, mikä tarkoittaa, että yhdisteessä on neljä hiiliatomia ja 10 vetyatomia.
Katso jaksollisesta elementtitaulukosta, kuinka monta sidosta elementin yksi atomi voi muodostaa. Yleensä kukin sarake voi tehdä tietyn määrän joukkovelkakirjoja. Ensimmäisen sarakkeen elementit, kuten H, voivat muodostaa yhden sidoksen. Toisen sarakkeen elementit voivat luoda kaksi sidosta. Sarake 13 voi tehdä kolme joukkovelkakirjoja. Sarake 14 voi muodostaa neljä joukkovelkakirjalainaa. Sarake 15 voi tehdä kolme joukkovelkakirjoja. Sarake 16 voi tehdä kaksi sidosta. Sarake 17 voi muodostaa yhden sidoksen.
Huomaa, kuinka monta sidosta kukin yhdisteen atomityyppi voi muodostaa. Jokaisen isomeerin atomin on muodostettava sama määrä sidoksia kuin muussa isomeerissä. Esimerkiksi C4H10: lle hiili on 14. sarakkeessa, joten se muodostaa neljä sidosta, ja vety on ensimmäisessä sarakkeessa, joten se tekee yhden sidoksen.
Ota elementti, joka vaatii enemmän sidoksia, ja piirrä tasaisesti sijoitettu rivi näistä atomista. Esimerkissä C4H10 hiili on elementti, joka vaatii enemmän sidoksia, joten rivillä vain kirjain C toistettaisiin neljä kertaa.
Yhdistä kukin atomi rivillä vasemmalta oikealle yhdellä viivalla. C4H10-esimerkissä olisi rivi, joka näytti olevan C-C-C-C.
Numeroi atomit vasemmalta oikealle. Tämä varmistaa, että molekyylikaavasta käytetään oikeaa määrää atomeja. Se auttaa myös tunnistamaan isomeerin rakenteen. C4H10-esimerkissä vasemmalla puolella oleva C-merkintä olisi 1. Siitä suoraan C olisi 2. 2: n suoraan oikealle C merkitään 3 ja oikeassa reunassa olevaan C 4.
Laske kukin piirrettyjen atomien välinen viiva yhtenä sidoksena. C4H10-esimerkissä olisi 3 sidosta rakenteessa C-C-C-C.
Määritä, onko kukin atomi tehnyt enimmäismäärän sidoksia jaksollisen elementtitaulukon muistiinpanojen mukaan. Laske sidosten lukumäärä, jotka esitetään rivillä olevia atomeja yhdistävillä viivoilla. C4H10-esimerkissä käytetään hiiltä, joka vaatii neljä sidosta. Ensimmäisessä C: ssä on yksi viiva, joka yhdistää sen toiseen C: hen, joten sillä on yksi sidos. Ensimmäisessä C: ssä ei ole enimmäismäärää joukkovelkakirjoja. Toisella C: llä on yksi linja, joka yhdistää sen ensimmäiseen C: hen, ja yksi linja, joka yhdistää sen kolmanteen C: hen, joten siinä on kaksi sidosta. Myöskään toisella C: llä ei ole enimmäismäärää joukkovelkakirjoja. Sidosten määrä on laskettava jokaiselle atomille, jotta estetään piirtämästä vääriä isomeerejä.
Aloita aiemmin luodun yhdistettyjen atomien riviin lisäämällä vähiten seuraavia sidoksia vaativan elementin atomeja. Jokainen atomi on kytkettävä toiseen atomiin viivalla, joka lasketaan yhdeksi sidokseksi. C4H10-esimerkissä atomi, joka vaatii seuraavaksi vähiten sidoksia, on vety. Kullakin esimerkin C: llä olisi yksi H vedetty lähelle linjaa, joka yhdistää C: n ja H: n. Nämä atomit voidaan vetää jokaisen aikaisemmin vedetyn ketjun atomin ylä-, alapuolelle tai sivulle.
Määritä uudelleen, onko kukin atomi tehnyt enimmäismäärän sidoksia jaksollisen elementtitaulukon huomautusten mukaisesti. C4H10-esimerkissä ensimmäinen C olisi kytketty toiseen C: hen ja H. Ensimmäisessä C: ssä olisi kaksi viivaa ja siten vain kaksi sidosta. Toinen C olisi kytketty ensimmäiseen C: hen ja kolmas C ja H. Toisessa C: ssä olisi kolme viivaa ja siten kolme sidosta. Toisella C: llä ei ole enimmäismäärää joukkovelkakirjoja. Jokainen atomi on tutkittava erikseen sen selvittämiseksi, onko sillä enimmäismäärä sidoksia. Vety muodostaa vain yhden sidoksen, joten jokaisella H-atomilla, joka on vedetty yhdellä C-atomiin kytkeytyvällä viivalla, on enimmäismäärä sidoksia.
Jatka atomien lisäämistä aiemmin piirrettyyn ketjuun, kunnes jokaisella atomilla on suurin sallittu sidosten määrä. C4H10-esimerkissä ensimmäinen C olisi kytketty kolmeen H-atomiin ja toinen C. Toinen C yhdistää ensimmäisen C: n, kolmannen C: n ja kaksi H-atomia. Kolmas C liittyisi toiseen C-, neljänteen C- ja kahteen H-atomiin. Neljäs C liittyisi kolmanteen C- ja kolmeen H-atomiin.
Laske jokaisen atomityypin määrä vedetyssä isomeerissä sen määrittämiseksi, vastaako se alkuperäistä molekyylikaavaa. C4H10-esimerkissä olisi neljä C-atomia peräkkäin ja 10 H-atomia ympäröivän riviä. Jos molekyylikaavan luku vastaa alkuperäistä lukumäärää ja jokainen atomi on tehnyt enimmäismäärän sidoksia, niin ensimmäinen isomeeri on täydellinen. Neljä peräkkäistä C-atomia aiheuttaa tämän tyyppisen isomeerin kutsumisen suoraketjuiseksi isomeeriksi. Suora ketju on yksi esimerkki muodosta tai rakenteesta, jonka isomeeri voi ottaa.
Aloita toisen isomeerin piirtäminen uuteen paikkaan noudattamalla samaa prosessia kuin vaiheet 1-6. Toinen isomeeri on esimerkki haaroittuneesta rakenteesta suoran ketjun sijaan.
Poista ketjun oikealla puolella oleva viimeinen atomi. Tämä atomi yhdistyy eri atomiin kuin edellisessä isomeerissä. C4H10-esimerkissä olisi kolme C-atomia peräkkäin.
Etsi rivin toinen atomi ja piirrä viimeinen siihen liittyvä atomi. Tätä pidetään haarana, koska rakenne ei enää muodosta suoraa ketjua. C4H10-esimerkissä neljäs C olisi yhteydessä toiseen C: hen kolmannen C: n sijasta.
Määritä, onko jokaisella atomilla enimmäismäärä sidoksia jaksollisen taulukon mukaan. C4H10-esimerkissä ensimmäinen C olisi kytketty toiseen C: hen yhdellä linjalla, joten sillä olisi vain yksi sidos. Ensimmäisessä C: ssä ei ole enimmäismäärää joukkovelkakirjoja. Toinen C olisi kytketty ensimmäiseen C: hen, kolmas C ja neljäs C, joten sillä olisi kolme sidosta. Toisella C: llä ei olisi enimmäismäärää joukkovelkakirjoja. Jokainen atomi on määritettävä erikseen, jotta voidaan nähdä, onko sillä enimmäismäärä sidoksia.
Lisää elementin atomit, jotka edellyttävät seuraavaksi vähiten sidoksia, samassa prosessissa kuin vaiheissa 9-11. C4H10-esimerkissä ensimmäinen C olisi kytketty toiseen C- ja kolme H-atomiin. Toinen C olisi kytketty ensimmäiseen C: hen, kolmas C, neljäs C ja yksi H-atomi. Kolmas C olisi kytketty toiseen C- ja kolmeen H-atomiin. Neljäs C olisi kytketty toiseen C- ja kolmeen H-atomiin.
Laske kunkin atomityypin ja sidosten numerot. Jos yhdiste sisältää saman määrän kutakin atomityyppiä kuin alkuperäinen molekyylikaava ja jokainen atomi on tehnyt enimmäismäärän sidoksia, toinen isomeeri on täydellinen. C4H10-esimerkissä olisi kaksi täydellistä isomeeriä, suora ketju ja haaroittunut rakenne.
Toista vaiheet 13-18 uusien isomeerien luomiseksi valitsemalla eri paikat atomien haaroittamiseksi. Haarojen pituudet voivat muuttua myös haarassa olevien atomien lukumäärällä. C4H10-esimerkissä on vain kaksi isomeeriä, joten sitä pidetään täydellisenä.
Tarvittavat asiat
- Lyijykynä
- Paperi
Vinkkejä
-
Isomeerien visualisointi kolmiulotteisina esineinä avaruudessa voi olla vaikeaa joillekin yksilöille. Pallo- ja kepimallit tai tietokoneohjelmat ovat saatavilla ihmisten auttamiseksi ymmärtämään eri isomeerien rakenteita.
Joskus kun molekyylikaava on jo annettu, kun sitä pyydetään piirtämään isomeeri, laskeminen ja tunnistaminen on tarpeetonta. Jos molekyylikaava on jo annettu, ohita vaihe 1. Jos annetaan yhdisteen rakenne, älä ohita vaihetta 1 ja pidä rakennetta yhtenä mahdollisista isomeereistä tutkittaessa lopullisia isomeerejä peilattujen tai käännettyjen versioiden suhteen.
Jos yhdisteessä on enemmän kuin kahden tyyppisiä atomeja, jotka edellyttävät erilaista joukkovelkakirjojen määrää, jatka lisäämistä useimmista vähiten vaadittaviin sidoksiin. Jos kaksi atomia vaatii saman määrän sidoksia, on hyväksyttävää lisätä missä tahansa järjestyksessä.
Varoitukset
-
Sarakkeen yleissääntöön on monia poikkeuksia siitä, kuinka monta sidosta elementin atomi voi muodostaa. Vaiheessa 2 annetut numerot ovat ohjeellisia, mutta eivät vankkoja sääntöjä, ja niitä tulisi harkita vain aloittelijan isomeeripiirustuksissa käytetyille yleisille elementeille, kuten C, H, O, N jne. Opiskelijoiden on tutkittava kiertoratoja ja valenssikuoria ymmärtääkseen tarkalleen, kuinka monta sidosta kukin elementti voi luoda. Elementtejä tulisi tutkia erikseen mahdollisten joukkovelkakirjojen määrän mukaan.
Haaroittuneessa isomeerissä on helppo uskoa, että isomeerin peilikuva on erilainen isomeeri. Jos isomeerillä olisi sama rakenne, kun se heijastuu peiliin tai käännetään mihin tahansa suuntaan, se on sama rakenne eikä erilainen isomeeri. Seuraa eri isomeereja numeroimalla atomeja ja tarkkailemalla, voisiko se olla saman muotoinen kuin toinen, kääntämällä tai peilaamalla.
Edistyneet isomeerit voivat sisältää renkaan muotoja ja muita rakenteellisia rakenteita, joita ei pidä ottaa huomioon ennen kuin suoraketjuiset ja haarautuneet isomeerit on hallittu. Sormusmuotoisiin elementteihin voidaan soveltaa erilaisia sääntöjä.