Jak obliczyć liczbę izomerów

Autor: John Webb
Data Utworzenia: 15 Sierpień 2021
Data Aktualizacji: 10 Móc 2024
Anonim
Jak obliczyć liczbę izomerów - Nauka
Jak obliczyć liczbę izomerów - Nauka

Zawartość

Izomery składają się z identycznych wzorów, ale różnych struktur lub układów przestrzennych. Występują w przyrodzie, ale wzbudzają szczególne zainteresowanie chemią organiczną - badaniem związków węgla - ze względu na różnorodność cząsteczek organicznych o znaczeniu ekonomicznym. Naukowcy próbowali matematycznie wyliczyć liczbę izomerów organicznych cząsteczek o prostym łańcuchu, zwanych alkanami, ale nie znaleźli prostej zależności między liczbą izomerów a ilością atomów węgla. Jednak programy komputerowe, które rozkładają struktury alkanów na fragmenty, z którymi łatwiej jest pracować, dają dobre wyniki.

Rodzaje izomerów

Dwa typy izomerów to strukturalne i optyczne. Izomery strukturalne mają różne układy atomów lub małe skupiska atomów, zwane grupami funkcyjnymi. Izomery te wynikają z różnic w rozgałęzieniach cząsteczek i sposobie rozmieszczenia grup funkcyjnych. Izomery optyczne lub stereoizomery są strukturalnie identyczne, ale różnią się przestrzennym położeniem geometrycznym atomów i grup funkcyjnych. Przykłady izomerów optycznych obejmują odbicia lustrzane i cząsteczki obracające się w przeciwnych kierunkach.


Poznaj alkany

Alkany to łańcuchy atomów węgla (C) i wodoru (H), ułożone w taki sposób, że na każdy n atomów węgla przypada 2n + 2 wodory. Pochodzą głównie z gazu ziemnego i ropy naftowej. Węgiel w alkanach tworzy łańcuchy, w których każdy węgiel jest połączony z czterema innymi atomami wiązaniami C-C lub C-H. Alkany liniowe lub acykliczne nie tworzą pierścieni. Najprostszym alkanem jest metan, CH4. Te z czterema lub więcej atomami węgla mogą tworzyć izomery strukturalne, a te z siedmioma lub więcej atomami węgla mogą również tworzyć izomery optyczne. Niektóre izomery są „sterycznie niekorzystne”, co oznacza, że ​​ich powstanie jest mało prawdopodobne, ponieważ potrzebują dużo energii, aby zachować stabilność.

Liczenie izomerów

Robert Paton i Jonathan Goodman z University of Cambridge oferują bezpłatną aplikację o nazwie IsoCount, która oblicza liczbę izomerów strukturalnych i optycznych dowolnego alkanu acyklicznego. Wystarczy wpisać liczbę atomów węgla w alkanu, a program znajdzie liczbę izomerów strukturalnych i optycznych, określając, ile z nich jest niekorzystnych sterycznie. Program wykorzystuje algorytm, który w sposób interaktywny bada część alkanu w celu określenia ilości izomerów. Na przykład, jeśli wpiszesz siedem, program poinformuje, że alkan C7H16 ma dziewięć izomerów strukturalnych i dwa optyczne.


Niestabilne alkany

Alkany zawierające 16 i 17 atomów węgla nie są związkami stabilnymi i szybko dysocjują w temperaturze pokojowej. C17 nie istnieje, a C16 można utworzyć tylko szybko w bardzo niskich temperaturach. Niektóre alkany o wyższych łańcuchach są również niestabilne. Program IsoCount uważa fragmenty węgla za niestabilne podczas raportowania wyników. Liczba izomerów rośnie szybko wraz z liczbą atomów węgla. Autorzy IsoCount szacują, że izomery alkanu 167-węglowego przewyższają liczbę cząstek we wszechświecie.