ІЗОМЕРІЯ: ТИПИ ТА ПРИКЛАДИ ІЗОМЕРІВ - ФІЗИЧНІ - 2025

Ізомерії ставиться до існування двох або більше речовин , що мають однакову молекулярну формулу, але, структура якого відрізняється в кожній з цих сполук. У цих речовинах, відомих як ізомери, всі елементи присутні в однаковій пропорції, але утворюють структуру атомів, різну в кожній молекулі.

Слово ізомер походить від грецького слова isomerès, що означає "рівні частини". Всупереч тому, що можна припустити, і незважаючи на вміст однакових атомів, ізомери можуть мати або не мати подібних характеристик залежно від функціональних груп, присутніх у їх структурі.

Відомі два основні класи ізомерії: конституційна (або структурна) ізомерія та стереоізомерія (або просторова ізомерія). Ізомерія зустрічається як в органічних речовинах (спирти, кетони, серед інших), так і в неорганічних речовинах (координаційні сполуки).

Іноді вони з’являються спонтанно; У цих випадках ізомери молекули є стабільними і виникають у стандартних умовах (25 ° С, 1 атм), що було дуже важливим прогресом у галузі хімії на момент її відкриття.

Типи ізомерів

Як було сказано вище, існує два типи ізомерів, які відрізняються впорядкованістю своїх атомів. Типи ізомерів такі:

Конституційні (структурні) ізомери

Це ті сполуки, які мають однакові атоми та функціональні групи, але розташовані в іншому порядку; тобто зв’язки, що складають їхні структури, мають різний лад у кожній сполуці.

Вони поділяються на три типи: позиційні ізомери, ланцюгові або магістральні ізомери та ізомери функціональної групи, іноді їх називають функціональними ізомерами.

Позиційні ізомери

Вони мають однакові функціональні групи, але вони знаходяться в різному місці в кожній молекулі.

Ланцюгові або скелетні ізомери

Вони відрізняються розподілом вуглецевих замінників у сполуці, тобто тим, як вони розподіляються лінійним або розгалуженим способом.

Ізомери функціональної групи

Існує винятковий клас ізомерії, який називається тавтомеризмом, при якому відбувається взаємоперетворення однієї речовини в іншу, що, як правило, відбувається шляхом перенесення атома між ізомерами, викликаючи рівновагу між цими видами.

Стереоізомери (космічні ізомери)

Це ім’я, яке дається речовинам, які мають абсолютно однакову молекулярну формулу і атоми яких розташовані в одному порядку, але орієнтація в просторі відрізняється від одного до іншого. Тому для забезпечення їх правильної візуалізації вони повинні бути представлені тривимірним способом.

Загалом, існує два класи стереоізомерів: геометричні ізомери та оптичні ізомери.

Геометричні ізомери

Вони утворюються шляхом розриву хімічної зв'язку в сполуці. Ці молекули представлені парами, що відрізняються за своїми хімічними властивостями, тому для їх розмежування були встановлені терміни cis (специфічні заступники в сусідніх положеннях) і trans (специфічні заступники в протилежних положеннях їх структурної формули).

У цьому випадку діастереомери виділяються, мають різну конфігурацію і не накладаються один на одного, кожен зі своїми характеристиками. Існують також конформаційні ізомери, що утворюються при обертанні заступника навколо хімічного зв’язку.

Оптичні ізомери

Це ті, що складають дзеркальні зображення, які не можуть бути накладені; тобто якщо зображення одного ізомеру розміщене на зображенні іншого, положення його атомів точно не узгоджується. Однак вони мають однакові характеристики, але відрізняються взаємодією з поляризованим світлом.

У цій групі виділяються енантіомери, які генерують поляризацію світла відповідно до їх молекулярного розташування і розрізняють як декстроротаторні (якщо поляризація світла знаходиться в правильному напрямку площини) або ліворукі (якщо поляризація знаходиться в лівому напрямку площини).

Коли є однакова кількість обох енантіомерів (дил), чиста або результуюча поляризація дорівнює нулю, що відомо як рацемічна суміш.

Приклади ізомерів

Перший приклад

Перший представлений приклад - структурні позиційні ізомери, в яких є дві структури з однаковою молекулярною формулою (C ₃ H ₈ O), але заступник -OH знаходиться у двох різних положеннях, утворюючи 1-пропанол (I) та 2-пропанол (II).

Другий приклад

У цьому другому прикладі спостерігаються два ізомери структурної ланцюга або скелета; обидва мають однакову формулу (C ₄ H ₁₀ O) і той самий заступник (OH), але ізомер зліва - прямоланцюговий (1-бутанол), тоді як той, що знаходиться праворуч, має розгалужену структуру (2-метил-2 -пропанол).

Третій приклад

Нижче показані два ізомери структурної функціональної групи, де обидві молекули мають абсолютно однакові атоми (з молекулярною формулою C ₂ H ₆ O), але їх розташування відрізняється, внаслідок чого утворюються спирт та ефір, фізичні та хімічні властивості яких вони сильно відрізняються від однієї функціональної групи до іншої.

Четвертий приклад

Також прикладом таутомерії є баланс між деякими структурами з функціональними групами С = О (кетони) та ОН (спирти), які також називають кето-енольним балансом.

П'ятий приклад

Далі представлені два геометричні ізомери цис- та транс-, зазначивши, що ліворуч є цис-ізомером, який позначається буквою Z у його номенклатурі, а праворуч - транс-ізомером, позначеним буквою І.

Шостий приклад

Зараз показані два діастереомери, де відмічаються подібності в їх структурах, але видно, що вони не можуть перекриватися.

Сьомий приклад

Нарешті, спостерігаються дві вуглеводні структури, які є оптичними ізомерами, які називаються енантіомерами. Той, що ліворуч, праворукий, оскільки поляризує площину світла праворуч. З іншого боку, той, що праворуч, ліворукий, оскільки поляризує площину світла зліва.

Список літератури

1. Ізомери. (2018). Вікіпедія. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
2. Чанг, Р. (9-е видання) (2007). Хімія. México DF, México: Редакція McGraw-Hill Interamericana.
3. Шарма, РК (2008). Стереохімія - Том 4. Відновлено з books.google.co.ve
4. Північ, М. (1998). Принципи та застосування стереохімії. Відновлено з books.google.co.ve
5. Персонал, Е. (другий). Швидкі факти органічної хімії: номенклатура та ізомерія в органічних сполуках. Відновлено з books.google.co.ve.
6. Міттал, А. (2002). Об'єктивна хімія для освітленого входу. Відновлено з books.google.co.ve