Sadržaj
Izomeri su sastavljeni od identičnih formula, ali različitih struktura ili prostornih aranžmana. One se javljaju u prirodi, ali izazivaju poseban interes u organskoj kemiji - proučavanju ugljikovih spojeva - zbog velikog broja ekonomski važnih organskih molekula. Znanstvenici pokušavaju matematički izvesti broj izomera organskih molekula linearnog lanca, nazvanih alkani, ali nisu pronašli jednostavnu vezu između broja izomera i količine ugljika. Međutim, računalni programi koji razgrađuju strukture alkana na fragmente lakše rade s dobrim rezultatima.
Vrste izomera
Dvije vrste izomera su strukturne i optičke. Strukturni izomeri imaju različite rasporede atoma ili malih skupina atoma, koji se nazivaju funkcionalne skupine. Ovi izomeri proizlaze iz razlika u posljedicama molekula i načinu na koji su funkcionalne skupine raspoređene. Optički izomeri ili stereoizomeri strukturno su identični, ali se razlikuju u prostornom geometrijskom položaju atoma i funkcionalnih skupina. Primjeri optičkih izomera uključuju zrcalne slike i molekule koje rotiraju u suprotnim smjerovima.
Upoznajte alkane
Alkani su lanci ugljikovih atoma (C) i vodik (H), raspoređeni tako da za svaki n ugljikovih atoma postoje 2n + 2 vodika. Oni potječu uglavnom od prirodnog plina i sirove nafte. Ugljik u alkanima formira lance u kojima se svaki ugljik veže na četiri druga atoma pomoću C-C ili C-H veza. Linearni ili aciklički alkani ne tvore prstenove. Najjednostavniji alkan je metan, CH4. Oni s četiri ili više atoma ugljika mogu tvoriti strukturne izomere, a oni sa sedam ili više ugljika mogu također tvoriti optičke izomere. Neki izomeri su "sterički nepovoljni", što znači da je njihova formacija malo vjerojatna jer im je potrebno mnogo energije da bi ostali stabilni.
Brojenje izomera
Robert Paton i Jonathan Goodman sa Sveučilišta Cambridge nude besplatnu aplikaciju, nazvanu IsoCount, koja izračunava broj strukturnih i optičkih izomera bilo kojeg acikličkog alkana. Jednostavno upišete broj ugljika u alkanu i program otkriva broj strukturnih i optičkih izomera, govoreći vam koliko ih je sterički nepovoljnih. Program koristi algoritam koji interaktivno ispituje dio alkana kako bi dobio količinu izomera. Na primjer, ako unesete sedam, program navodi da C7H16 alkan ima devet strukturnih i dva optička izomera.
Nestabilni alkani
Alkani koji imaju 16 i 17 ugljika nisu stabilni spojevi i brzo bi se disociirali na sobnoj temperaturi. C17 ne postoji i C16 se može brzo formirati samo na vrlo niskim temperaturama. Neki alkani većih lanaca također su nestabilni. Program IsoCount smatra da su fragmenti ugljika nestabilni pri izvješćivanju o rezultatima. Broj izomera naglo raste s brojem ugljika. Autori IsoCount-a procjenjuju da bi izomeri 167-ugljikovog alkana nadmašili broj čestica u svemiru.