Žodis izomeras kilęs iš graikų kalbos žodžių iso, reiškiančio „lygus“, ir meros, reiškiantis „dalis“ arba „dalis“. Izomero dalys yra junginio atomai. Išvardinus visus junginių atomų tipus ir skaičius, gaunama molekulinė formulė. Parodžius, kaip atomai jungiasi junginyje, gaunama struktūrinė formulė. Chemikai įvardijo junginius, susidedančius iš tos pačios molekulinės formulės, bet skirtingos struktūrinės formulės izomerų. Junginio izomero braižymas yra vietų, kuriose atomai surišti, pertvarkymo procesas. Tai panašu į statybinių blokų kaupimą skirtingais išdėstymais, laikantis taisyklių.
Nustatykite ir suskaičiuokite visus atomus, kurie turi būti ištraukti izomeruose. Tai duos molekulinę formulę. Bet kuriuose ištrauktuose izomeruose bus vienodas kiekvieno atomo tipo skaičius, randamas pirminėje junginio molekulinėje formulėje. Dažnas molekulinės formulės pavyzdys yra C4H10, tai reiškia, kad junginyje yra keturi anglies ir 10 vandenilio atomų.
Peržiūrėkite periodinę elementų lentelę, kad nustatytumėte, kiek ryšių gali užmegzti vienas elemento atomas. Paprastai kiekvienas stulpelis gali sudaryti tam tikrą obligacijų skaičių. Pirmojo stulpelio elementai, tokie kaip H, gali užmegzti vieną ryšį. Antrojo stulpelio elementai gali sudaryti dvi obligacijas. 13 stulpelis gali sudaryti tris obligacijas. 14 stulpelyje gali būti keturios obligacijos. 15 stulpelis gali sudaryti tris obligacijas. 16 stulpelyje galima sukurti dvi obligacijas. 17 stulpelyje gali būti vienas ryšys.
Atkreipkite dėmesį, kiek ryšių gali sudaryti kiekvienas junginio atomo tipas. Kiekvienas izomero atomas turi užmegzti tą patį ryšių skaičių, kurį jis padarė kitame izomere. Pavyzdžiui, C4H10 anglis yra 14-oje kolonoje, taigi ji užmegs keturias jungtis, o vandenilis yra pirmoje kolonėlėje, taigi ji sujungs vieną.
Paimkite elementą, kuriam reikia sukurti daugiau ryšių, ir nubrėžkite tolygiai išdėstytą tų atomų eilę. C4H10 pavyzdyje anglis yra elementas, reikalaujantis daugiau ryšių, todėl eilutėje tiesiog būtų keturis kartus pakartota raidė C.
Sujunkite kiekvieną atomą eilėje iš kairės į dešinę viena linija. C4H10 pavyzdyje būtų eilutė, kuri atrodė kaip C-C-C-C.
Skaičiuokite atomus iš kairės į dešinę. Tai užtikrins, kad bus naudojamas teisingas atomų skaičius iš molekulinės formulės. Tai taip pat padės nustatyti izomero struktūrą. C4H10 pavyzdyje kairėje pusėje C būtų pažymėta kaip 1. Jo tiesi dešinė būtų 2. C tiesiai iš dešinės iš 2 būtų pažymėta kaip 3, o C dešiniajame gale būtų pažymėta kaip 4.
Suskaičiuokite kiekvieną liniją tarp ištrauktų atomų kaip vieną ryšį. C4H10 pavyzdyje būtų 3 ryšiai struktūroje C-C-C-C.
Pagal pastabas, pateiktas iš periodinės elementų lentelės, nustatykite, ar kiekvienas atomas padarė maksimalų ryšių skaičių. Suskaičiuokite ryšių, kuriuos žymi linijos, jungiančios kiekvieną eilės atomą, skaičių. C4H10 pavyzdyje naudojama anglis, kuriai reikalingos keturios jungtys. Pirmasis C turi vieną liniją, jungiančią jį su antrąja C, taigi jis turi vieną ryšį. Pirmasis C neturi maksimalaus obligacijų skaičiaus. Antroji C turi vieną liniją, jungiančią ją su pirmąja C, ir vieną liniją, jungiančią su trečiąja C, taigi ji turi dvi jungtis. Antrasis C taip pat neturi maksimalaus obligacijų skaičiaus. Kiekvieno atomo jungčių skaičius turi būti skaičiuojamas, kad išvengtumėte neteisingų izomerų.
Pradėkite prie anksčiau sukurtos sujungtų atomų eilės pridėti elemento atomus, kuriems reikalingas mažiausiai kitas ryšių skaičius. Kiekvienas atomas turės būti sujungtas su kitu atomu linija, kuri laikoma viena jungtimi. C4H10 pavyzdyje atomas, kuriam reikalingas mažiausiai kitas jungčių skaičius, yra vandenilis. Kiekviename C pavyzdyje šalia jo būtų pritraukta viena H su linija, jungiančia C ir H. Šie atomai gali būti nubrėžti aukščiau, žemiau arba į kiekvieno atomo grandį, esančią anksčiau ištrauktoje grandinėje.
Dar kartą nustatykite, ar kiekvienas atomas padarė maksimalų ryšių skaičių pagal pastabas iš periodinės elementų lentelės. C4H10 pavyzdyje pirmasis C būtų prijungtas prie antrojo C ir H. Pirmasis C turėtų dvi linijas ir turėtų tik dvi jungtis. Antrasis C būtų sujungtas su pirmuoju C, o trečiasis - su C ir H. Antrasis C turėtų tris linijas ir taigi tris jungtis. Antrasis C neturi maksimalaus obligacijų skaičiaus. Kiekvienas atomas turi būti tiriamas atskirai, kad būtų galima nustatyti, ar jame yra maksimalus ryšių skaičius. Vandenilis užmezga tik vieną jungtį, todėl kiekvienas H atomas, nubrėžtas viena linija, jungiančia C atomą, turi maksimalų ryšių skaičių.
Toliau pridėkite atomus prie anksčiau ištrauktos grandinės, kol kiekviename atome bus maksimalus leidžiamų jungčių skaičius. C4H10 pavyzdyje pirmasis C būtų prijungtas prie trijų H atomų, o antrasis C. Antrasis C prisijungtų prie pirmojo C, trečiojo C ir dviejų H atomų. Trečiasis C prisijungtų prie antrojo C, ketvirtojo C ir dviejų H atomų. Ketvirtasis C prisijungtų prie trečiojo C ir trijų H atomų.
Suskaičiuokite kiekvieno atomo tipo skaičių ištrauktame izomere, kad nustatytumėte, ar jis atitinka pradinę molekulinę formulę. C4H10 pavyzdyje būtų keturi C atomai iš eilės ir 10 H atomų, juosiančių eilę. Jei molekulinės formulės skaičius sutampa su pradiniu skaičiumi ir kiekvienas atomas sukūrė maksimalų ryšių skaičių, tada pirmasis izomeras yra baigtas. Keturi C atomai iš eilės lemia, kad tokio tipo izomerai vadinami tiesios grandinės izomerais. Tiesi grandinė yra vienas iš formos ar struktūros, kurią gali turėti izomeras, pavyzdys.
Pradėkite piešti antrą izomerą naujoje vietoje atlikdami tą patį procesą kaip ir 1–6 žingsniai. Antrasis izomeras bus šakotos struktūros, o ne tiesios grandinės, pavyzdys.
Ištrinkite paskutinį atomą dešinėje grandinės pusėje. Šis atomas prisijungs prie kito atomo, nei jis buvo ankstesniame izomere. C4H10 pavyzdyje būtų trys C atomai iš eilės.
Suraskite antrąjį atomą eilėje ir nubrėžkite paskutinį atomą, jungiantį jį. Tai laikoma šaka, nes struktūra nebesudaro tiesios grandinės. C4H10 pavyzdyje ketvirtasis C jungtųsi su antruoju C, o ne trečiuoju C.
Pagal periodinės lentelės pastabas nustatykite, ar kiekviename atome yra didžiausias ryšių skaičius. C4H10 pavyzdyje pirmasis C būtų sujungtas su antrąja C viena linija, taigi jis turėtų tik vieną ryšį. Pirmasis C neturi maksimalaus obligacijų skaičiaus. Antrasis C būtų prijungtas prie pirmojo C, trečiojo C ir ketvirtojo C, taigi jis turėtų tris ryšius. Antrasis C neturėtų maksimalaus obligacijų skaičiaus. Kiekvienas atomas turi būti nustatomas atskirai, kad būtų galima pamatyti, ar jame yra maksimalus ryšių skaičius.
Tame pačiame procese, kaip ir 9–11 žingsniuose, pridėkite elemento, kuriam reikalingas kitas mažiausias ryšių skaičius, atomus. C4H10 pavyzdyje pirmasis C būtų prijungtas prie antrojo C ir trijų H atomų. Antrasis C būtų prijungtas prie pirmojo C, trečiojo C, ketvirtojo C ir vieno H atomo. Trečiasis C būtų prijungtas prie antrojo C ir trijų H atomų. Ketvirtasis C būtų sujungtas su antruoju C ir trimis H atomais.
Suskaičiuokite kiekvieno atomo tipo ir ryšių skaičius. Jei junginyje yra tas pats kiekvieno atomo tipo skaičius, kaip ir pradinėje molekulinėje formulėje, o kiekvienas atomas yra sukūręs maksimalų ryšių skaičių, antrasis izomeras yra baigtas. C4H10 pavyzdys turėtų du pilnus izomerus, tiesią grandinę ir šakotą struktūrą.
Pakartokite 13-18 veiksmus, kad sukurtumėte naujus izomerus, pasirinkdami skirtingas atomų šakojimo vietas. Šakų ilgiai taip pat gali keistis pagal šakoje esančių atomų skaičių. C4H10 pavyzdyje yra tik du izomerai, todėl jis laikomas baigtu.
Dalykai, kurių jums prireiks
- Pieštukas
- Popierius
Patarimai
-
Kai kuriems asmenims gali būti sunku vizualizuoti izomerus kaip erdvinius objektus erdvėje. Galima rasti kamuoliukų ir lazdelių modelius ar kompiuterines programas, kurios padės žmonėms suprasti skirtingų izomerų struktūrą.
Kartais paprašius nupiešti izomerą, molekulinė formulė jau pateikiama, todėl skaičiuoti ir identifikuoti nereikia. Jei molekulinė formulė jau pateikta, praleiskite 1 veiksmą. Jei pateikiama junginio struktūra, nepraleiskite 1 žingsnio ir laikykite struktūrą vienu iš galimų izomerų, nagrinėdami galutinius izomerus veidrodinėms ar apverstoms versijoms.
Jei junginyje yra daugiau nei du atomų tipai, kuriems reikalingas skirtingas ryšių skaičius, toliau pridėkite nuo daugumos iki mažiausiai reikalingų obligacijų. Jei dviem atomams reikia vienodo ryšių skaičiaus, priimtina pridėti bet kokia tvarka.
Įspėjimai
-
Yra daug išimčių iš bendrosios stulpelio taisyklės, kiek jungčių gali sudaryti elemento atomas. 2 žingsnyje pateikti skaičiai yra gairės, bet nėra tvirtos taisyklės, todėl juos reikėtų atsižvelgti tik į įprastus elementus, naudojamus pradedančiųjų izomerų piešiniuose, pvz., C, H, O, N ir kt. Studentai turi studijuoti orbitales ir valentinius apvalkalus, kad tiksliai suprastų, kiek kiekvienas elementas gali susieti. Elementai turėtų būti tiriami atskirai, siekiant nustatyti galimų obligacijų skaičių.
Šakotame izomeryje lengva patikėti, kad veidrodinis izomero vaizdas yra kitoks izomeras. Jei atspindėdamas veidrodį ar pasukdamas bet kuria kryptimi izomeras turėtų tą pačią struktūrą, tai yra ta pati struktūra, o ne skirtingas izomeras. Stebėkite skirtingus izomerus, suskaičiuodami atomus ir stebėdami, ar jie gali būti tokios pat formos, kaip kiti, vartydami ar atspindėdami.
Pažangiuose izomeruose gali būti žiedo formos ir kiti konstrukciniai dizainai, į kuriuos reikėtų atsižvelgti tik tada, kai bus įvaldyti tiesios grandinės ir šakotos izomerai. Žiedo formos elementams gali būti taikomos skirtingos taisyklės.