На цей час ви, швидше за все, бачили декілька хімічних формул і певне представлення пов'язаних з ними молекулярних структур. Наприклад, просту молекулу вуглекислого газу або СО2 можна представити у вигляді атома вуглецю, з’єднаного з двома атомами кисню переходами, які називаються подвійними зв’язками: O = C = O.
Вуглекислий газ, як і багато сполук у природі, буває лише в одній формі або формі. Тобто, враховуючи молекулярну формулу типу С3H3О3, ви змогли б пов’язати його з унікальною тривимірною структурою, важливою метаболічною сполукою піруватом.
Однак деякі формули породжують не одне просторове розташування. З'єднання з однаковою молекулярною формулою, але різної форми називаються ізомерами, і тому їх у світі так багато вуглеводні, навчившись передбачати, скільки ізомерів називається різновидом молекули алкан може мати чудове місце, щоб дізнатися про ці складні сполуки.
Що таке ізомери?
Ізомери бувають двох основних типів. Стереоізомери являють собою ізомери, які відрізняються за просторовим розташуванням, але мають зв’язки в тих самих місцях.
Якщо це звучить як суперечність, уявіть собі молекули, що є дзеркальними зображеннями; їх не можна накладати безпосередньо один на одного, тому вони різні, проте зв’язки між відповідними атомами знаходяться у відповідних місцях. Прикладом є дві форми амінокислоти аланін. Вони називаються D-аланіном і L-аланіном, що вільно означає "праворуч" і "ліворуч".
Структурні ізомери є ізомерами, у яких послідовність зв’язку атомів різна. На відміну від випадку зі стереоізомерами, це може призвести до абсолютно різних сполук (як у бутан і 2-метилпропан, обидва з яких мають формулу C4H10) або у близькоспоріднених видів (таких як дуже великі алкани з малими гілки).
Ізомери галузей є своєрідними структурними ізомерами, що містяться в органічних молекулах (тобто таких, що містять вуглець). Вуглець може зв’язуватися з іншими атомами вуглецю на додаток до зв’язку з атомами водню, тому колись вуглецевий «ланцюг» межує з атомом водню ланцюг зростає досить довго, щоб атоми могли вільніше рухатися в просторі, вторинні вуглецеві ланцюги можуть з'являтися в одній або декількох точках від однієї кінець. Як і слід було очікувати, це суттєво впливає на хімічну поведінку цих молекул.
Що таке алкани?
Алкани являють собою сполуки, що містять лише атоми вуглецю та водню, з’єднані в єдині зв’язки. Оскільки кожен атом вуглецю може утворювати чотири зв’язки, двері відкриті для безлічі ізомерів цього класу органічних сполук, яких у великій кількості міститься у викопному паливі.
Найпростішим алканом є метан (СН4), а за ним - етан (С2H6) і пропан (C3H8). Насправді формулою для всіх алканів є СпH2n + 2.
Ви вже бачили, що бутан (C4H10) має ізомер, 2-метилпентан. Це єдині два ізомери цієї молекули. C.5H10, з іншого боку, має три ізомери, тоді як C6H14 має дев'ять. Для алканів не існує "формули ланцюгових ізомерів", і кількість швидко зростає громіздкою (наприклад, декан або С10H22, має колосальні 75 ізомерів). Натомість ви зможете побудувати кілька з них з урахуванням певної алканової формули.
Калькулятор формул комбінованих ізомерів
Приклад програми, яка діє як генератор комбінацій для ізомерів, щоб ви могли бачити їх відповідну фізичну структуру в просторі, див. Ресурси.
Зверніть увагу, що при спробі ввести формулу, для якої немає ізомеру, програма швидко повертає нульовий результат. Можливо, ви захочете поекспериментувати з нанесенням деяких з цих потенційних сполук, щоб зрозуміти, чому їх неможливо створити, враховуючи основні принципи хімічного зв’язку.