Садржај
Изомери су састављени са идентичним формулама, али различитих структура или просторних аранжмана. Јављају се у природи, али изазивају посебан интерес за органску хемију - проучавање једињења угљеника - због широког спектра економски важних органских молекула. Научници покушавају математички да изведу број изомера органских молекула равних ланаца, названих алкани, али нису пронашли једноставну везу између броја изомера и количине угљеника. Међутим, рачунарски програми који разграђују алканске структуре на фрагменте са којима је лакше радити имају добре резултате.
Врсте изомера
Две врсте изомера су структурне и оптичке. Структурни изомери имају различит распоред атома или мале кластере атома, зване функционалне групе. Ови изомери су резултат разлика у разгранатости молекула и начину на који су функционалне групе распоређене. Оптички изомери или стереоизомери су структурно идентични, али се разликују у просторном геометријском положају атома и функционалних група. Примери оптичких изомера укључују зрцалне слике и молекуле који се окрећу у супротним смеровима.
Упознајте алкане
Алкани су ланци атома угљеника (Ц) и водоника (Х), распоређени на такав начин да за сваки н атома угљеника постоје 2н + 2 водоника. Потичу углавном из природног гаса и сирове нафте. Угљеник у алканима формира ланце у којима је сваки угљеник повезан са још четири атома везама Ц-Ц или Ц-Х. Линеарни или ациклични алкани не формирају прстенове. Најједноставнији алкан је метан, ЦХ4. Они са четири или више атома угљеника могу да формирају структурне изомере, а они са седам или више угљеника могу такође да формирају оптичке изомере. Неки изомери су „стерички неповољни“, што значи да је њихово формирање мало вероватно јер им је потребно много енергије да би остали стабилни.
Бројање изомера
Роберт Патон и Јонатхан Гоодман са Универзитета у Цамбридгеу нуде бесплатну апликацију, названу ИсоЦоунт, која израчунава број структурних и оптичких изомера било ког ацикличког алкана. Једноставно унесете број алканских угљеника и програм проналази број структурних и оптичких изомера, говорећи колико је стерно неповољних. Програм користи алгоритам који интерактивно испитује део алкана да би се извела количина изомера. На пример, ако унесете седам, програм извештава да алкан Ц7Х16 има девет структурних и два оптичка изомера.
Нестабилни алкани
Алкани са 16 и 17 угљеника нису стабилна једињења и брзо би се дисоцирали на собној температури. Ц17 не постоји и Ц16 се може брзо формирати само на врло ниским температурама. Неки алкани вишег ланца такође су нестабилни. Програм ИсоЦоунт сматра фрагменте угљеника нестабилним када извештава о својим резултатима. Број изомера брзо расте са бројем угљеника. Аутори ИсоЦоунт процењују да би изомери алкана са 167 угљеника премашили број честица у универзуму.