Izomerizmas: izomerų tipai ir pavyzdžiai
Izomerizmas reiškia, kad yra dviejų ar daugiau medžiagų, turinčių tą pačią molekulinę formulę, bet kurios struktūros yra skirtingos kiekviename junginyje. Šiose medžiagose, žinomose kaip izomerai, visi elementai yra pateikiami toje pačioje proporcijoje, tačiau sudaro molekulių struktūros skirtumus.
Žodis izomeras kilęs iš graikų kalbos isomerès, kuris reiškia „lygias dalis“. Priešingai nei galima manyti, ir nors jie turi tuos pačius atomus, izomerai gali arba neturėti panašių savybių, priklausomai nuo jų struktūroje esančių funkcinių grupių.
Yra du pagrindiniai izomerizmo tipai: konstitucinis (arba struktūrinis) izomerizmas ir stereoizomerizmas (arba erdvinis izomerizmas). Izomerizmas vyksta ir organinėse medžiagose (alkoholiuose, ketonuose, be kita ko) ir neorganiniuose (koordinavimo junginiuose).
Kartais jie atsiranda savaime; tokiais atvejais molekulės izomerai yra stabilūs ir egzistuoja standartinėmis sąlygomis (25 ° C, 1 atm), o tai buvo labai svarbi chemijos srityje pažangos metu.
Izomerų tipai
Kaip nurodyta pirmiau, pateikiami dviejų tipų izomerai, kurie skiriasi užsakydami jų atomus. Izomerų tipai yra šie:
Konstituciniai izomerai (struktūriniai)
Ar tie junginiai turi tuos pačius atomus ir funkcines grupes, bet išdėstyti kitoje eilėje; tai yra, jų struktūrą sudarančios sąsajos kiekviename junginyje yra skirtingos.
Jie skirstomi į tris tipus: padėties izomerai, grandinės ar skeleto izomerai ir funkcinių grupių izomerai, kartais vadinami funkciniais izomerais.
Padėkite izomerus
Jie turi tas pačias funkcines grupes, tačiau kiekvienoje molekulėje jie yra kitoje vietoje.
Grandinės ar skeleto izomerai
Jie pasižymi anglies pakaitalų pasiskirstymu junginyje, ty kaip jie paskirstomi tiesiškai arba šakotai.
Funkcinių grupių izomerai
Taip pat vadinami funkciniais izomerais, jie yra sudaryti iš tų pačių atomų, tačiau jie sudaro skirtingas funkcines grupes kiekvienoje molekulėje.
Tautomería
Yra išskirtinė izomerijos rūšis, vadinama tautomerija, kurioje yra vienos medžiagos tarpusavio konversija, kuri paprastai būna perduodama atomui tarp izomerų ir dėl to atsiranda pusiausvyra tarp šių rūšių.
Stereoizomerai (erdviniai izomerai)
Tokiu būdu jis vadinamas medžiagomis, turinčiomis tą pačią molekulinę formulę ir kurių atomai yra išdėstyti ta pačia tvarka, bet kurių orientacija erdvėje skiriasi viena ir kita. Todėl, siekiant užtikrinti tinkamą jų vizualizavimą, jie turi būti pateikiami trimatėje erdvėje.
Apskritai yra dvi stereoizomerų klasės: geometriniai izomerai ir optiniai izomerai.
Geometriniai izomerai
Jie susidaro, sulaužę cheminę jungtį. Šios molekulės pateikiamos poromis, kurios skiriasi savo cheminėmis savybėmis, todėl jas diferencijuoti, buvo nustatyti terminai cis (specifiniai pakaitai gretimose padėtyse) ir trans (specifiniai pakaitalai priešingose jų struktūrinės formulės pozicijose).
Šiuo atveju išsiskiria diastereomerai, kurie turi skirtingas konfigūracijas ir nėra lygūs, kiekvienas turi savo savybes. Taip pat aptinkami konformaciniai izomerai, susidarę sukdami pakaitalą aplink cheminę jungtį.
Optiniai izomerai
Jie yra tie, kurie sudaro veidrodžio vaizdus, kurie negali sutapti; tai yra, jei izomero vaizdas yra ant kito paveikslo, jo atomų padėtis tiksliai nesutampa. Tačiau jie turi tas pačias charakteristikas, tačiau jie skiriasi pagal jų sąveiką su poliarizuota šviesa.
Šioje grupėje išsiskiria enantiomerai, kurie sukuria šviesos poliarizaciją pagal jų molekulinį išdėstymą ir yra išskiriami kaip dextrorotaciniai (jei šviesos poliarizacija yra teisinga plokštumos kryptimi) arba perlenkianti (jei poliarizacija yra kairėje) plokštumos).
Kai abiejų enantiomerų (dilo) kiekis yra toks pats, tinklas arba gautas poliarizacija yra nulis, kuris yra žinomas kaip raceminis mišinys.
Izomerų pavyzdžiai
Pirmasis pavyzdys
Pirmasis pateiktas pavyzdys yra struktūrinės padėties izomerai, kuriuose mes turime dvi struktūras, turinčias tą pačią molekulinę formulę (C3H8O), tačiau kurių pakaitas -OH yra dviejose skirtingose padėtyse, sudarant 1-propanolį (I) ir 2-propanolio (II).
Antrasis pavyzdys
Šiame antrajame pavyzdyje stebimi du struktūriniai grandinės arba skeleto izomerai; abu turi tą pačią formulę (C4H10O) ir tą patį pakaitą (OH), bet kairėje pusėje esantis izomeras yra tiesi grandinė (1-butanolis), o dešinėje - šakotoji struktūra (2-metil-2) -propanolio).
Trečiasis pavyzdys
Taip pat parodyti du funkcinės grupės struktūriniai izomerai, kuriuose abi molekulės yra lygiai tokie patys (molekulinė formulė C2H6O), tačiau jų išdėstymas yra skirtingas, todėl susidaro alkoholis ir eteris, kurių fizinės ir cheminės savybės jie labai skiriasi nuo vienos funkcinės grupės į kitą.
Ketvirtasis pavyzdys
Taip pat tautomerijos pavyzdys yra pusiausvyra tarp kai kurių struktūrų su funkcinėmis grupėmis C = O (ketonai) ir OH (alkoholiai), taip pat vadinama keto-enolio balansu.
Penktasis pavyzdys
Toliau pateikiami du geometriniai cis- ir trans-izomerai, pastebėdami, kad kairėje pusėje yra cis izomeras, kuris nomenklatūroje žymimas raide Z, o dešinėje - trans-izomeras, žymimas raidėmis E.
Šeštasis pavyzdys
Dabar parodyti du diastereomerai, kuriuose panašumai pastebimi jų struktūrose, tačiau matyti, kad jie negali sutapti.
Septintasis pavyzdys
Galiausiai stebimi du angliavandenių struktūros, kurios yra optiniai izomerai, vadinami enantiomerais. Kairėje pusėje esantis yra dextrorotacinis, nes jis poliarizuoja šviesos plokštumą į dešinę. Kita vertus, dešinėje pusėje esantis, nes jis poliarizuoja šviesos plokštumą į kairę.
