Saturs
Izomēri sastāv no vienādām formulām, bet atšķirīgām struktūrām vai telpiskiem izkārtojumiem. Tās rodas dabā, bet izraisa īpašu interesi par organisko ķīmiju - oglekļa savienojumu izpēti - ekonomiski nozīmīgu organisko molekulu daudzveidības dēļ. Zinātnieki ir mēģinājuši matemātiski iegūt organisko lineāro ķēžu molekulu izomēru skaitu, ko sauc par alkāniem, bet nav konstatētas vienkāršas attiecības starp izomēru skaitu un oglekļa daudzumu. Tomēr skaitļošanas programmas, kas sadala alkāna struktūras fragmentos, ir vieglāk strādāt ar labiem rezultātiem.
Izomēru veidi
Abi izomēru veidi ir strukturāli un optiski. Strukturālajiem izomēriem ir atšķirīgi atomu vai nelielu atomu kopu izkārtojumi, ko sauc par funkcionālajām grupām. Šie izomēri rodas no molekulu seku atšķirībām un to, kā funkcionālās grupas ir sakārtotas. Optiskie izomēri vai stereoizomēri ir strukturāli identiski, bet atšķiras atomu un funkcionālo grupu telpiskajā ģeometriskajā stāvoklī. Optisko izomēru piemēri ir spoguļi un molekulas, kas rotē pretējos virzienos.
Iepazīstieties ar alkāniem
Alkas ir oglekļa atomu (C) un ūdeņraža (H) ķēdes, kas sakārtotas tā, lai katram n oglekļa atomam būtu 2n + 2 ūdeņraži. To izcelsme ir galvenokārt no dabasgāzes un jēlnaftas. Ogleklis alkānos veido ķēdes, kurās katrs ogleklis ar C-C vai C-H saitēm saistās ar četriem citiem atomiem. Lineāri vai acikliski alkāni nerada gredzenus. Vienkāršākais alkāns ir metāns, CH4. Tie, kuriem ir četri vai vairāk oglekļa atomi, var veidot strukturālus izomērus, un tie, kuriem ir septiņi vai vairāk oglekli, var veidot arī optiskos izomērus. Daži izomēri ir "sterāli nelabvēlīgi", kas nozīmē, ka to veidošanās ir maz ticama, jo tiem ir nepieciešama daudz enerģijas, lai saglabātu stabilitāti.
Izomēru skaitīšana
Roberts Patons un Džonatans Goodmans no Kembridžas universitātes piedāvā bezmaksas pieteikumu, ko sauc par IsoCount, kas aprēķina jebkura acikliskā alkāna strukturālo un optisko izomēru skaitu. Jūs vienkārši ierakstāt alkānu ogļskābekļa daudzumu un programma atklāj strukturālo un optisko izomēru skaitu, norādot, cik daudz ir sterāli 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 Alkanes
Alkas, kas satur 16 un 17 ogļūdeņražus, nav stabili savienojumi un ātri atdalās istabas temperatūrā. C17 nav un C16 var veidoties ātri tikai ļoti zemā temperatūrā. Daži lielāko ķēžu alkāni ir arī nestabili. Programmā IsoCount ziņojot par rezultātiem, oglekļa fragmenti ir nestabili. Izomēru skaits strauji pieaug ar oglekļa daudzumu. IsoCount autori lēš, ka 167-oglekļa alkāna izomēri varētu pārsniegt daļiņu skaitu Visumā.