Du har vid den här tiden troligen sett några kemiska formler och någon form av representation av tillhörande molekylära strukturer. Till exempel kan den enkla molekylen koldioxid, eller CO2, representeras som en kolatom förenad med två syreatomer genom korsningar som kallas dubbelbindningar: O = C = O.
Koldioxid, som många föreningar i naturen, kommer bara i en form eller form. Det vill säga med en molekylformel som C3H3O3, skulle du kunna associera den med en unik tredimensionell struktur, den för den viktiga metaboliska föreningen pyruvat.
Vissa formler ger dock upphov till mer än ett rumsligt arrangemang. Föreningar med samma molekylformel men olika former kallas isomerer, och eftersom dessa är så rikliga i kolväten, lära sig att förutsäga hur många isomerer en slags molekyl som kallas en alkan kan ha är ett bra ställe att lära sig om dessa knepiga föreningar.
Vad är isomerer?
Isomerer finns i två bastyper. Stereoisomerer är isomerer som skiljer sig åt i deras rumsliga arrangemang men har sina bindningar på samma platser.
Om detta låter som en motsägelse, tänk dig molekyler som är spegelbilder; dessa kan inte läggas direkt på varandra, så de är olika, men ändå finns bindningarna mellan deras respektive atomer på motsvarande platser. Ett exempel är de två formerna av aminosyran alanin. Dessa kallas D-alanin och L-alanin, vilket löst betyder "höger" och "vänster".
Strukturella isomerer är isomerer i vilka atomernas bindningssekvens är annorlunda. Till skillnad från fallet med stereoisomerer kan detta resultera i helt andra föreningar (som med butan och 2-metylpropan, vilka båda har formeln C4H10) eller i nära besläktade arter (såsom mycket stora alkaner med små grenar).
Grenisomerer är en typ av strukturell isomer som finns i organiska molekyler (dvs. de som innehåller kol). Kol kan binda till andra kolatomer förutom att binda till väteatomer, så en gång en kol "kedja" kantad av en väteatom kedjan växer tillräckligt länge för att atomerna ska kunna röra sig mer fritt i rymden, kan sekundära kolkedjor uppträda vid en eller flera punkter från en slutet. Som du förväntar dig påverkar detta väsentligt det kemiska beteendet hos dessa molekyler.
Vad är alkaner?
Alkanes är föreningar som endast innehåller kol- och väteatomer förenade i enkelbindningar. Eftersom varje kolatom kan bilda fyra bindningar, är dörren öppen för en mängd isomerer inom denna klass av organiska föreningar, som finns i överflöd i fossila bränslen.
Den enklaste alkanen är metan (CH4följt av etan (C2H6) och propan (C3H8). Faktum är att formeln för alla alkaner är CnH2n + 2.
Du har redan sett den butan (C4H10) har en isomer, 2-metylpentan. Dessa är de enda två isomererna av denna molekyl. C5H10å andra sidan har tre isomerer, medan C6H14 har nio. Det finns ingen "formel för kedjeisomerer" för alkaner, och antalet blir snabbt besvärligt (till exempel dekan eller C10H22, har hela 75 isomerer). Istället borde du kunna konstruera några av dem med en viss alkanformel.
Isomer Combination Formula Calculator
För ett exempel på ett program som fungerar som en kombinationsgenerator för isomerer så att du kan se deras respektive fysiska struktur i rymden, se Resurser.
Observera att om du försöker mata in en formel för vilken det inte finns någon isomer, returnerar programmet snabbt ett nollresultat. Du kanske vill experimentera med att rita några av dessa potentiella föreningar för att se varför de är omöjliga att generera, med tanke på grundläggande kemiska bindningsprinciper.
