Saturs
Izomērus veido identiskas formulas, bet dažādas struktūras vai telpiskie izkārtojumi. Tie sastopami dabā, taču rada īpašu interesi par organisko ķīmiju - oglekļa savienojumu izpēti - ekonomiski nozīmīgo organisko molekulu daudzveidības dēļ. Zinātnieki ir mēģinājuši matemātiski iegūt organisko lineāro ķēžu molekulu, ko sauc par alkāniem, izomēru skaitu, taču nav atraduši vienkāršu saistību starp izomēru skaitu un oglekļa daudzumu. Tomēr datorprogrammām, kas sašķeļ alkāna struktūras fragmentos, ar kuriem ir vieglāk strādāt, ir labi rezultāti.
Izomēru veidi
Divi izomēru veidi ir strukturāli un optiski. Strukturālajiem izomēriem ir atšķirīgs atomu izvietojums vai mazas atomu kopas, ko sauc par funkcionālajām grupām. Šie izomēri rodas molekulu atzarojumu un funkcionālo grupu izvietojuma atšķirību dēļ. Optiskie izomēri jeb stereoizomēri ir strukturāli identiski, bet atšķiras pēc atomu un funkcionālo grupu telpiskās ģeometriskās pozīcijas. Optisko izomēru piemēri ir spoguļattēli un molekulas, kas rotē pretējos virzienos.
Iepazīstieties ar alkāniem
Alkāni ir oglekļa (C) un ūdeņraža (H) atomu ķēdes, kas izvietotas tā, ka katram n oglekļa atomam ir 2n + 2 ūdeņraži. To izcelsme galvenokārt ir dabasgāze un jēlnafta. Alkānos esošais ogleklis veido ķēdes, kurās katrs ogleklis ar C-C vai C-H saitēm ir saistīts ar četriem citiem atomiem. Lineārie vai acikliskie alkāni neveido gredzenus. Vienkāršākais alkāns ir metāns, CH4. Tie, kuriem ir četri vai vairāk oglekļa atomu, var veidot strukturālos izomērus, un tie, kuriem ir septiņi vai vairāk ogļu, var veidot arī optiskos izomērus. Daži izomēri ir "steriski nelabvēlīgi", kas nozīmē, ka to veidošanās ir maz ticama, jo, lai saglabātu stabilitāti, tiem ir nepieciešams daudz enerģijas.
Izomēru skaitīšana
Roberts Patons un Džonatans Gudmens no Kembridžas universitātes piedāvā bezmaksas lietojumprogrammu IsoCount, kas aprēķina jebkura acikliskā alkāna strukturālo un optisko izomēru skaitu. Jūs vienkārši ievadāt ogļūdeņražu skaitu alkānā, un programma atrod strukturālo un optisko izomēru skaitu, sakot, cik daudz ir steriski nelabvēlīgi. Programma izmanto algoritmu, kas interaktīvi pārbauda alkāna daļu, lai iegūtu izomēru daudzumu. Piemēram, ja ievadāt septiņus, programma ziņo, ka C7H16 alkānam ir deviņi strukturālie un divi optiskie izomēri.
Nestabili alkāni
Alkāni ar 16 un 17 ogļūdeņražiem nav stabili savienojumi un ātri disociējas istabas temperatūrā. C17 neeksistē, un C16 var ātri izveidoties tikai ļoti zemā temperatūrā. Daži augstākas ķēdes alkāni ir arī nestabili. IsoCount programma, ziņojot par rezultātiem, uzskata oglekļa fragmentus par nestabiliem. Izomēru skaits strauji pieaug līdz ar ogļu daudzumu. IsoCount autori lēš, ka 167-oglekļa alkāna izomēri pārsniegtu daļiņu skaitu Visumā.