К этому времени вы, скорее всего, уже видели несколько химических формул и какое-то представление связанных с ними молекулярных структур. Например, простая молекула углекислого газа или CO2 может быть представлена как атом углерода, соединенный с двумя атомами кислорода соединениями, называемыми двойными связями: O = C = O.
Углекислый газ, как и многие другие соединения в природе, бывает только одной формы. То есть, учитывая молекулярную формулу наподобие C3ЧАС3О3, вы могли бы связать его с уникальной трехмерной структурой важного метаболического соединения пирувата.
Однако некоторые формулы дают начало более чем одному пространственному расположению. Соединения с одинаковой молекулярной формулой, но разной формы называются изомерами, и поскольку их так много в мире углеводороды, научиться предсказывать, сколько изомеров в молекуле называется алкан can have - отличное место, чтобы узнать об этих сложных соединениях.
Что такое изомеры?
Изомеры бывают двух основных типов. Стереоизомеры представляют собой изомеры, которые различаются по своему пространственному расположению, но имеют связи в одних и тех же местах.
Если это звучит как противоречие, представьте молекулы, которые являются зеркальными отображениями; их нельзя накладывать друг на друга, поэтому они разные, но связи между соответствующими атомами находятся в соответствующих местах. Примером могут служить две формы аминокислоты аланин. Их называют D-аланином и L-аланином, что в широком смысле означает «правый» и «левый».
Структурные изомеры представляют собой изомеры, в которых последовательность связывания атомов различна. В отличие от стереоизомеров, это может привести к совершенно другим соединениям (как в случае бутан а также 2-метилпропан, оба из которых имеют формулу C4ЧАС10) или в близкородственных видах (таких как очень большие алканы с небольшими ветви).
Разветвленные изомеры представляют собой своего рода структурный изомер, обнаруженный в органических молекулах (то есть в молекулах, содержащих углерод). Углерод может связываться с другими атомами углерода в дополнение к атомам водорода, поэтому однажды углеродная «цепочка» граничит с атомом водорода. цепь становится достаточно длинной, чтобы атомы могли более свободно перемещаться в пространстве, вторичные углеродные цепочки могут появляться в одной или нескольких точках из одной конец. Как и следовало ожидать, это существенно влияет на химическое поведение этих молекул.
Что такое алканы?
Алканы представляют собой соединения, содержащие только атомы углерода и водорода, соединенные одинарными связями. Поскольку каждый атом углерода может образовывать четыре связи, открываются двери для множества изомеров этого класса органических соединений, которые в изобилии встречаются в ископаемом топливе.
Простейший алкан - метан (CH4), затем этан (C2ЧАС6) и пропан (C3ЧАС8). Фактически, формула для всех алканов - CпЧАС2n + 2.
Вы уже видели этот бутан (C4ЧАС10) имеет изомер 2-метилпентан. Это единственные два изомера этой молекулы. C5ЧАС10, с другой стороны, имеет три изомера, а C6ЧАС14 есть девять. Для алканов не существует "формулы числа изомеров цепей", и число быстро становится громоздким (например, декан или C10ЧАС22, имеет колоссальные 75 изомеров). Вместо этого вы должны иметь возможность построить несколько из них по определенной формуле алкана.
Калькулятор формул комбинации изомеров
Пример программы, которая действует как генератор комбинаций для изомеров, чтобы вы могли видеть их соответствующую физическую структуру в пространстве, см. В разделе "Ресурсы".
Обратите внимание: если вы попытаетесь ввести формулу, для которой нет изомера, программа быстро вернет нулевой результат. Вы можете поэкспериментировать с рисованием некоторых из этих предполагаемых соединений, чтобы понять, почему их невозможно получить, учитывая основные принципы химической связи.