כיצד לחשב את מספר האיזומרים

ככל הנראה ראית בשלב זה כמה נוסחאות כימיות וייצוג כלשהו של המבנים המולקולריים הקשורים. לדוגמא, ניתן לייצג את המולקולה הפחמן הדו-חמצני הפשוט, או CO2, כ אטום פחמן המחובר לשני אטומי חמצן בצמתים הנקראים קשרים כפולים: O = C = O.

פחמן דו חמצני, כמו הרבה תרכובות בטבע, מגיע רק בצורה או צורה אחת. כלומר, ניתנת נוסחה מולקולרית כמו C₃ה₃או₃תוכל לקשר אותו עם מבנה תלת מימדי ייחודי, של התרכובת המטבולית החשובה פירובט.

חלק מהנוסחאות, לעומת זאת, מולידות יותר מסידור מרחבי אחד. תרכובות עם אותה נוסחה מולקולרית אך צורות שונות נקראות איזומרים, ומכיוון שאלה כל כך בשפע בעולם פחמימנים, ללמוד לחזות כמה איזומרים סוג של מולקולה הנקראת אלקן יכול להיות מקום נהדר ללמוד על התרכובות המסובכות האלה.

איזומרים מגיעים בשני סוגים בסיסיים. סטריאוייזרים הם איזומרים השונים בסידוריהם המרחבים, אך קשריהם באותם המקומות.

אם זה נשמע כמו סתירה, דמיין מולקולות שהן תמונות מראה; לא ניתן להעלות אלה ישירות זה על זה, ולכן הם שונים, אך הקשרים בין האטומים שלהם נמצאים במקומות המתאימים. דוגמה היא שתי הצורות של חומצת האמינו אלנין. אלה נקראים D-alanine ו- L-alanine, שפירושם באופן רופף "ימין" ו"שמאל ".

איזומרים מבניים הם איזומרים בהם רצף ההתקשרות של האטומים שונה. שלא כמו במקרה של סטריאו-איזומרים, זה יכול לגרום לתרכובות שונות לחלוטין (כמו עם גָז בּוטָאן ו 2-מתילפרופאן, לשניהם הנוסחה C₄ה₁₀) או במינים קרובים זה לזה (כגון אלקנים גדולים מאוד עם קטנים ענפים).

איזומרים ענפים הם סוג של איזומר מבני המצוי במולקולות אורגניות (כלומר, אלה המכילות פחמן). פחמן יכול להיקשר לאטומי פחמן אחרים בנוסף לקשר לאטומי מימן, כך שפעם "שרשרת" פחמן גובלת באטום מימן שרשרת צומחת מספיק זמן כדי שהאטומים יוכלו לנוע בחופשיות רבה יותר בחלל, שרשראות פחמן משניות עשויות להופיע בנקודה אחת או יותר מאחת סוֹף. כפי שניתן היה לצפות, זה משפיע באופן משמעותי על ההתנהגות הכימית של מולקולות אלה.

אלקנס הם תרכובות המכילות אטומי פחמן ומימן בלבד המחוברים לקשרים בודדים. מכיוון שכל אטום פחמן יכול ליצור ארבעה קשרים, הדלת פתוחה לעושר של איזומרים בתוך סוג זה של תרכובות אורגניות, הנמצאים בשפע בדלקים מאובנים.

האלקן הפשוט ביותר הוא מתאן (CH₄), ואחריו אתאן (ג₂ה₆) ופרופן (ג₃ה₈). למעשה, הנוסחה לכל האלקנים היא C_נה_{2n + 2}.

ראית כבר את הבוטאן הזה (ג₄ה₁₀) יש איזומר, 2-מתילפנטן. אלה שני האיזומרים היחידים של המולקולה הזו. ג₅ה₁₀לעומת זאת, יש לו שלושה איזומרים, ואילו ג₆ה₁₄ יש לו תשע. אין "מספר נוסחת איזומרים שרשרתיים" עבור אלקנים, והמספר גדל ומסורבל במהירות (למשל, דקאן או C₁₀ה₂₂, בעל 75 איזומרים עצומים). במקום זאת, אתה אמור להיות מסוגל לבנות כמה מהם שקיבלו נוסחת אלקן מסוימת.

לדוגמא לתוכנית המשמשת כמחולל שילוב עבור איזומרים כך שתוכלו לראות את המבנה הפיזי שלהם בהתאמה לחלל, עיין במשאבים.

שים לב שאם אתה מנסה להזין נוסחה שאין לה איזומר, התוכנית מחזירה במהירות תוצאת null. ייתכן שתרצה להתנסות בשרטוט כמה מתרכובות פוטנציאליות אלה כדי לראות מדוע אי אפשר לייצר אותן, בהתחשב בעקרונות הקשר הכימי הבסיסי.