A questo punto molto probabilmente hai visto alcune formule chimiche e una sorta di rappresentazione delle strutture molecolari associate. Ad esempio, la semplice molecola anidride carbonica, o CO2, può essere rappresentata come un atomo di carbonio unito a due atomi di ossigeno mediante giunzioni chiamate doppi legami: O=C=O.
L'anidride carbonica, come molti composti in natura, si presenta in una sola forma o forma. Cioè, data una formula molecolare come C3H3oh3, potresti associarlo a una struttura tridimensionale unica, quella dell'importante composto metabolico piruvato.
Alcune formule, però, danno luogo a più di una disposizione spaziale. I composti con la stessa formula molecolare ma con forme diverse sono chiamati isomeri, e poiché questi sono così abbondanti nel mondo della idrocarburi, imparando a prevedere quanti isomeri una specie di molecola chiamata an alcano può avere è un ottimo posto per conoscere questi composti difficili.
Cosa sono gli isomeri?
Gli isomeri sono di due tipi fondamentali.
Se questo suona come una contraddizione, immagina delle molecole che sono immagini speculari; questi non possono essere sovrapposti direttamente l'uno all'altro, quindi sono diversi, tuttavia i legami tra i rispettivi atomi sono in punti corrispondenti. Un esempio sono le due forme dell'amminoacido alanina. Questi sono chiamati D-alanina e L-alanina, che significano vagamente "destra" e "sinistra".
Isomeri strutturali sono isomeri in cui la sequenza di legame degli atomi è diversa. A differenza del caso degli stereoisomeri, questo può portare a composti completamente diversi (come con butano e 2-metilpropano, entrambi di formula C4H10) o in specie strettamente correlate (come alcani molto grandi con piccoli rami).
Isomeri di ramo sono una sorta di isomero strutturale che si trova nelle molecole organiche (cioè quelle che contengono carbonio). Il carbonio può legarsi ad altri atomi di carbonio oltre a legarsi agli atomi di idrogeno, quindi una volta che una "catena" di carbonio è delimitata da un atomo di idrogeno la catena cresce abbastanza a lungo da consentire agli atomi di muoversi più liberamente nello spazio, le catene di carbonio secondarie possono apparire in uno o più punti da uno fine. Come ci si potrebbe aspettare, questo influisce in modo significativo sul comportamento chimico di queste molecole.
Cosa sono gli alcani?
alcani sono composti contenenti solo atomi di carbonio e idrogeno uniti in singoli legami. Poiché ogni atomo di carbonio può formare quattro legami, la porta è aperta a una ricchezza di isomeri all'interno di questa classe di composti organici, che si trovano in abbondanza nei combustibili fossili.
L'alcano più semplice è il metano (CH4), seguito da etano (C2H6) e propano (C3H8). Infatti, la formula per tutti gli alcani è CnH2n + 2.
Hai già visto quel butano (C4H10) ha un isomero, 2-metilpentano. Questi sono gli unici due isomeri di questa molecola. C5H10, invece, ha tre isomeri, mentre C6H14 ne ha nove. Non esiste una "formula del numero di isomeri di catena" per gli alcani e il numero cresce rapidamente ingombrante (ad esempio, decano o C10H22, ha ben 75 isomeri). Invece, dovresti essere in grado di costruirne alcuni data una particolare formula di alcano.
Calcolatore di formule di combinazione di isomeri
Per un esempio di un programma che funge da generatore di combinazioni per gli isomeri in modo da poter vedere la loro rispettiva struttura fisica nello spazio, vedere Risorse.
Si noti che se si tenta di immettere una formula per la quale non esiste un isomero, il programma restituisce rapidamente un risultato nullo. Potresti provare a disegnare alcuni di questi potenziali composti per vedere perché sono impossibili da generare, dati i principi di base del legame chimico.