როგორ გამოვთვალოთ იზომერების რაოდენობა

ამ დროისთვის თქვენ სავარაუდოდ ნახეთ რამდენიმე ქიმიური ფორმულა და ასოცირებული მოლეკულური სტრუქტურების ერთგვარი წარმოდგენა. მაგალითად, მარტივი მოლეკულა ნახშირორჟანგი, ან CO2, შეიძლება წარმოდგენილ იქნას როგორც ნახშირბადის ატომი, რომელიც შეუერთდა ორ ჟანგბადის ატომს კვანძებით, რომლებსაც ორმაგი ობლიგაციები ეწოდება: O = C = O.

ნახშირორჟანგი, ისევე როგორც ბუნებაში არსებული მრავალი ნაერთი, მხოლოდ ერთი ფორმის ან ფორმისაა. ანუ მოცემულია მოლეკულური ფორმულა, როგორიც არის C₃ჰ₃ო₃თქვენ შეძლებთ დაუკავშიროთ ის უნიკალურ სამგანზომილებიან სტრუქტურას, მნიშვნელოვან მეტაბოლურ ნაერთს პიროვატს.

ზოგი ფორმულა იწვევს ერთზე მეტ სივრცულ მოწყობას. იგივე მოლეკულური ფორმულის მქონე ნაერთებს, მაგრამ განსხვავებული ფორმები, იზომერებს უწოდებენ და რადგან ისინი ასე უხვად არიან ნახშირწყალბადები, სწავლის პროგნოზირებას რამდენი იზომერი ეწოდება ერთგვარ მოლეკულას ალკანი შეიძლება ჰქონდეს შესანიშნავი ადგილია ამ სახიფათო ნაერთების შესახებ.

იზომერები გვხვდება ორი ძირითადი ტიპის. სტერეოიზომერები იზომერები არიან, რომლებიც განსხვავდებიან სივრცული მოწყობით, მაგრამ აქვთ კავშირი ერთსა და იმავე ადგილებში.

თუ ეს წინააღმდეგობას ჰგავს, წარმოიდგინეთ მოლეკულები, რომლებიც სარკის გამოსახულებებია; მათი დადება პირდაპირ ერთმანეთზე არ შეიძლება, ამიტომ ისინი განსხვავებულია, მაგრამ ბმულები შესაბამის ატომებს შორის შესაბამის ადგილებზეა. მაგალითად, ამინომჟავის ორი ფორმაა ალანინი. მათ უწოდებენ D-alanine და L-alanine, თავისუფლად ნიშნავს "მარჯვნივ" და "მარცხნივ".

სტრუქტურული იზომერები იზომერები არიან, რომელშიც ატომების შემაკავშირებელი თანმიმდევრობა განსხვავებულია. სტერეოიზომერების შემთხვევისგან განსხვავებით, ამან შეიძლება გამოიწვიოს სულ სხვა ნაერთები (როგორც ამასთან ერთად ბუტანი და 2-მეთილპროპანი, ორივეს აქვს ფორმულა C₄ჰ₁₀) ან მჭიდროდ დაკავშირებულ სახეობებში (მაგალითად, ძალიან დიდი ალკანები მცირე ზომის მქონე) ტოტები).

ტოტის იზომერები ორგანული მოლეკულების (მაგალითად, ნახშირბადის შემცველი) სტრუქტურული იზომერის ერთგვარი სახეობაა. ნახშირბადს შეუძლია დაერთოს სხვა ნახშირბადის ატომებს, გარდა წყალბადის ატომებთან შეერთებისა, ასე რომ, ერთხელ ნახშირბადის "ჯაჭვს" ესაზღვრება წყალბადის ატომი ჯაჭვი საკმარისად იზრდება, რომ ატომებმა სივრცეში უფრო თავისუფლად იმოძრაონ, მეორადი ნახშირბადის ჯაჭვები შეიძლება აღმოჩნდეს ერთიდან ერთ ან მეტ წერტილზე დასასრული. როგორც შეიძლება ელით, ეს მნიშვნელოვნად მოქმედებს ამ მოლეკულების ქიმიურ ქცევაზე.

ალკანები არის ნაერთები, რომლებიც შეიცავს მხოლოდ ნახშირბადის და წყალბადის ატომებს, რომლებიც გაერთიანებულია ერთ კავშირებში. მას შემდეგ, რაც ნახშირბადის თითოეულ ატომს შეუძლია შექმნას ოთხი ბმა, კარი ღიაა ამ ჯგუფის ორგანული ნაერთების იზომერების სიმრავლით, რომლებიც მრავლადაა ნაპოვნი საწვავში.

უმარტივესი ალკანი არის მეთანი (CH₄), რასაც მოსდევს ეთანი (C₂ჰ₆) და პროპანი (C₃ჰ₈). სინამდვილეში, ყველა ალკანის ფორმულაა C_ნჰ_{2n + 2}.

თქვენ უკვე ნახეთ ეს ბუტანი (C₄ჰ₁₀) აქვს იზომერი, 2-მეთილპენტანი. ეს არის ამ მოლეკულის ერთადერთი ორი იზომერი. გ₅ჰ₁₀მეორეს მხრივ, აქვს სამი იზომერი, ხოლო C₆ჰ₁₄ აქვს ცხრა. ალკანებისთვის არ არსებობს "ჯაჭვის იზომერების ფორმულის რაოდენობა" და მათი რიცხვი სწრაფად იზრდება რთული (მაგალითად, დეკანი ან C₁₀ჰ₂₂, აქვს არაჩვეულებრივი 75 იზომერი). ამის ნაცვლად, თქვენ უნდა შეგეძლოთ რამდენიმე მათგანის აგება კონკრეტული ალკანის ფორმულის გათვალისწინებით.

პროგრამის მაგალითზე, რომელიც იზომერების კომბინაციის გენერატორის როლს ასრულებს, რათა სივრცეში მათი შესაბამისი ფიზიკური სტრუქტურა დაინახოთ, იხილეთ რესურსები.

გაითვალისწინეთ, რომ თუ თქვენ ცდილობთ შეიყვანოთ ფორმულა, რომლისთვისაც არ არის იზომერი, პროგრამა სწრაფად აბრუნებს ნულოვან შედეგს. შეიძლება დაგჭირდეთ ექსპერიმენტის ჩატარება ამ სავარაუდო ნაერთების ზოგიერთი ნაწილის გასარკვევად, თუ რატომ შეუძლებელია მათი წარმოქმნა, ქიმიური შეერთების ძირითადი პრინციპების გათვალისწინებით.