Изомеризъм: Типове и примери за изомери

Изомеризмът се отнася до съществуването на две или повече вещества, които имат една и съща молекулна формула, но чиято структура е различна във всяко от съединенията. В тези вещества, известни като изомери, всички елементи са представени в една и съща пропорция, но образуват структуриране на атомите, които са различни във всяка молекула.

Думата изомер идва от гръцката дума isomerès, което означава "равни части". Противно на това, което може да се предположи, и въпреки че те съдържат едни и същи атоми, изомерите могат или не могат да имат подобни характеристики в зависимост от функционалните групи, присъстващи в тяхната структура.

Известни са два основни типа изомеризъм: конституционен (или структурен) изомеризъм и стереоизомеризъм (или пространствена изомерия). Изомеризмът се среща както в органични вещества (алкохоли, кетони, между другото), така и в неорганични вещества (координационни съединения).

Понякога те възникват спонтанно; в тези случаи изомерите на молекулата са стабилни и присъстващи при стандартни условия (25 ° С, 1 atm), което е много важен напредък в областта на химията по време на неговото откриване.

Видове изомери

Както е посочено по-горе, два вида изомери са представени, които се различават чрез подреждане на техните атоми. Видовете изомери са следните:

Конституционни изомери (структурни)

Са тези съединения, които имат едни и същи атоми и функционални групи, но подредени в различен ред; това означава, че връзките, които изграждат техните структури, имат различно разположение във всяко съединение.

Те са разделени на три типа: позиционни изомери, верижни или скелетни изомери и изомери на функционални групи, понякога наричани функционални изомери.

Позиционни изомери

Те имат едни и същи функционални групи, но се намират на различно място във всяка молекула.

Верижни или скелетни изомери

Те се отличават с разпределението на въглеродните заместители в съединението, т.е. по начина, по който те се разпределят линейно или разклонено.

Функционални групи изомери

Също наричани функционални изомери, те са съставени от същите атоми, но те образуват различни функционални групи във всяка молекула.

тавтомеризъм

Има един изключителен вид изомерия, който се нарича тавтомерия, в която има взаимно превръщане на едно вещество в друго, което обикновено се дава от прехвърлянето на атом между изомерите, което води до баланс между тези видове.

Стереоизомери (пространствени изомери)

То се нарича така до веществата, които имат еднаква молекулярна формула и чиито атоми са подредени в един и същ ред, но чиято ориентация в пространството се различава между едната и другата. Следователно, за да се гарантира правилната им визуализация, те трябва да бъдат представени по триизмерен начин.

В общи линии има два класа стереоизомери: геометрични изомери и оптични изомери.

Геометрични изомери

Те се образуват чрез разчупване на химическа връзка в съединението. Тези молекули са представени по двойки, които се различават по своите химични свойства, така че за да ги диференцират, са установени термините cis (специфични заместители в съседни позиции) и trans (специфични заместители в противоположни позиции на тяхната структурна формула).

В този случай се открояват диастереомерите, които имат различни конфигурации и не могат да се наслагват, всеки със свои собствени характеристики. Намерени са също конформационни изомери, образувани чрез въртене на заместител около химична връзка.

Оптични изомери

Те са онези, които представляват огледални образи, които не могат да се припокриват; ако изображението на изомер се постави върху образа на другия, позицията на нейните атоми не съвпада точно. Те обаче имат същите характеристики, но се диференцират чрез взаимодействието си с поляризирана светлина.

В тази група се открояват енантиомерите, които генерират поляризация на светлината в зависимост от тяхното молекулно разположение и се отличават като дясновъртящи (ако поляризацията на светлината е в правилната посока на равнината) или левовъртяща (ако поляризацията е вляво) на самолета).

Когато има едно и също количество от двата енантиомера (дил), нетната или получената поляризация е нула, което е известно като рацемична смес.

Примери за изомери

Първи пример

Първият пример е този на структурни изомери на позицията, в които имаме две структури със същата молекулна формула (C3H8O), но чийто заместител -OH е в две различни позиции, образувайки 1-пропанол. (I) и 2-пропанол (II).

Втори пример

В този втори пример се наблюдават два структурни изомера на верига или скелет; и двата имат една и съща формула (С4Н10О) и същия заместител (ОН), но изомерът отляво е права верига (1-бутанол), докато този от дясно има разклонена структура (2-метил-2) пропанол).

Трети пример

Показани са също така два структурни изомера на функционална група, където двете молекули имат точно същите атоми (с молекулна формула C ₂ H ₆ O), но тяхното разположение е различно, което води до алкохол и етер, чиито физични и химични свойства те се различават значително от една функционална група в друга.

Четвърти пример

Също така, пример за тавтомерия е балансът между някои структури с функционални групи С = О (кетони) и ОН (алкохоли), наричан още кето-енолен баланс.

Пети пример

След това са представени два геометрични цис- и транс-изомера, като се наблюдава, че вляво е цис-изомерът, който е обозначен с буквата Z в номенклатурата му, а отдясно е транс-изомерът, обозначен с буквата. E.

Шести пример

Сега са показани два диастереомера, където сходствата са отбелязани в техните структури, но може да се види, че те не могат да се припокриват.

Седми пример

Накрая се наблюдават две въглехидратни структури, които са оптични изомери, наречени енантиомери. Едната от лявата страна е дясновъртяща, защото поляризира равнината на светлината отдясно. От друга страна, тази отдясно е левовъртяща, защото поляризира равнината на светлината отляво.