Vsebina
Izomeri so sestavljeni iz enakih formul, vendar različnih struktur ali prostorskih ureditev. Pojavljajo se v naravi, a posebno zanimanje za organsko kemijo - preučevanje ogljikovih spojin - povzroča veliko različnih ekonomsko pomembnih organskih molekul. Znanstveniki poskušajo matematično izpeljati število izomerov organskih linearnih verižnih molekul, imenovanih alkani, vendar niso našli preproste povezave med številom izomerov in količino ogljika. Vendar pa računalniški programi, ki razgrajujejo strukture alkana v fragmente, lažje delujejo z dobrimi rezultati.
Vrste izomerov
Dve vrsti izomerov sta strukturni in optični. Strukturni izomeri imajo različno razporeditev atomov ali majhnih skupin atomov, imenovanih funkcionalne skupine. Ti izomeri so posledica razlik v posledicah molekul in kako so funkcionalne skupine razporejene. Optični izomeri ali stereoizomeri so strukturno identični, vendar se razlikujejo v prostorskem geometrijskem položaju atomov in funkcionalnih skupin. Primeri optičnih izomerov vključujejo zrcalne slike in molekule, ki se vrtijo v nasprotnih smereh.
Spoznajte alkane
Alkani so verige ogljikovih atomov (C) in vodik (H), razporejeni tako, da za vsak n atom ogljika obstajajo 2n + 2 vodika. Izvirajo predvsem iz zemeljskega plina in surove nafte. Ogljik v alkanih tvori verige, v katerih se vsak ogljik veže na štiri druge atome s C-C ali C-H vezmi. 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 lahko tvorijo tudi optične izomere. Nekateri izomeri so "sterično neugodni", kar pomeni, da je njihova tvorba malo verjetna, ker potrebujejo veliko energije, da ostanejo stabilni.
Štetje izomerov
Robert Paton in Jonathan Goodman z Univerze v Cambridgeu nudita brezplačno aplikacijo, imenovano IsoCount, ki izračunava število strukturnih in optičnih izomerov katerega koli acikličnega alkana. Preprosto vtipkate število ogljikovih atomov in program razkrije število strukturnih in optičnih izomerov ter vam pove, koliko jih je sterično neugodnih. Program uporablja algoritem, ki interaktivno proučuje delež alkana, da dobimo količino izomerov. Na primer, če vnesete sedem, program poroča, da ima C7H16 alkan devet strukturnih in dveh optičnih izomerov.
Nestabilni Alkani
Alkani s 16 in 17 ogljiki niso stabilne spojine in bi se hitro disociirali pri sobni temperaturi. C17 ne obstaja in C16 lahko hitro nastane le pri zelo nizkih temperaturah. Nekateri alkani večjih verig so tudi nestabilni. Program IsoCount meni, da so ogljikovi fragmenti nestabilni pri poročanju o rezultatih. Število izomerov hitro narašča s številom ogljikov. Avtorji IsoCount ocenjujejo, da bi izomeri 167-ogljikovega alkana presegli število delcev v vesolju.