Vsebina
Izomeri so sestavljeni z enakimi formulami, vendar z različnimi strukturami ali prostorskimi ureditvami. Pojavljajo se v naravi, vendar vzbujajo posebno zanimanje za organsko kemijo - preučevanje ogljikovih spojin - zaradi najrazličnejših ekonomsko pomembnih organskih molekul. Znanstveniki poskušajo matematično izpeljati število izomerov organskih molekul z ravno verigo, imenovane alkani, vendar niso našli enostavne povezave med številom izomerov in količino ogljika. Vendar imajo računalniški programi, ki razgradijo alkanske strukture na drobce, s katerimi je lažje delati, dobre rezultate.
Vrste izomerov
Dve vrsti izomerov sta strukturni in optični. Strukturni izomeri imajo drugačno razporeditev atomov ali majhne skupine atomov, imenovane funkcionalne skupine. Ti izomeri so posledica razlik v razvejanosti molekul in kako so razporejene funkcionalne skupine. Optični izomeri ali stereoizomeri so strukturno enaki, vendar se razlikujejo v prostorskem geometričnem položaju atomov in funkcionalnih skupin. Primeri optičnih izomerov vključujejo zrcalne slike in molekule, ki se vrtijo v nasprotnih smereh.
Spoznajte alkane
Alkani so verige atomov ogljika (C) in vodika (H), razporejeni tako, da je za vsakih n atomov ogljika 2n + 2 vodika. Izvirajo predvsem iz zemeljskega plina in surove nafte. Ogljik v alkanih tvori verige, v katerih je vsak ogljik povezan s štirimi drugimi atomi z vezmi C-C ali C-H. Linearni ali aciklični alkani ne tvorijo obročev. Najpreprostejši alkan je metan, CH4. Tisti s štirimi ali več atomi ogljika lahko tvorijo strukturne izomere, tisti s sedmimi ali več ogljiki pa tudi optične izomere. Nekateri izomeri so "sterično neugodni", kar pomeni, da njihova tvorba ni verjetna, ker potrebujejo veliko energije, da ostanejo stabilne.
Štetje izomerov
Robert Paton in Jonathan Goodman z Univerze v Cambridgeu ponujata brezplačno aplikacijo, imenovano IsoCount, ki izračuna število strukturnih in optičnih izomerov katerega koli acikličnega alkana. Preprosto vnesete število ogljikov v alkanu in program poišče število strukturnih in optičnih izomerov, češ, koliko jih je sterično neugodnih. Program uporablja algoritem, ki interaktivno preučuje delež alkana za določanje količine izomerov. Če na primer vnesete sedem, program poroča, da ima alkan C7H16 devet strukturnih in dva optična izomera.
Nestabilni alkani
Alkani s 16 in 17 ogljiki niso stabilne spojine in bi se hitro disociirali pri sobni temperaturi. C17 ne obstaja in C16 se lahko hitro tvori le pri zelo nizkih temperaturah. Nekateri alkani višje verige so tudi nestabilni. Program IsoCount meni, da so fragmenti ogljika pri poročanju o svojih rezultatih nestabilni. Število izomerov hitro narašča s številom ogljikov. Avtorji IsoCount ocenjujejo, da bi izomeri alkanov s 167 ogljiki presegli število delcev v vesolju.