المحتوى
تتشكل الأيزومرات من صيغ متطابقة ولكن بنيات مختلفة أو ترتيبات مكانية. تحدث في الطبيعة ولكنها تثير اهتمامًا خاصًا بالكيمياء العضوية - دراسة مركبات الكربون - بسبب التنوع الكبير للجزيئات العضوية المهمة اقتصاديًا. يحاول العلماء استنباط عدد ايزومرات جزيئات السلسلة الخطية العضوية ، التي تسمى ألكانات ، ولكنهم لم يجدوا أي علاقة بسيطة بين عدد الأيزومرات وكمية الكربون. ومع ذلك ، فإن البرامج الحسابية التي تقوم بتحليل الهياكل الألكانية إلى أجزاء أسهل في العمل بنتائج جيدة.
أنواع الايزومرات
نوعان من الايزومرات هي الهيكلية والبصرية. الأيزومرات الهيكلية لها ترتيبات مختلفة من الذرات أو مجموعات صغيرة من الذرات ، تسمى المجموعات الوظيفية. تنتج هذه الأيزومرات عن الاختلافات في تداعيات الجزيئات وكيف يتم ترتيب المجموعات الوظيفية. الأيزومرات الضوئية ، أو الستايزوميرات ، متطابقة من الناحية الهيكلية ولكنها تختلف في الموقع الهندسي المكاني للذرات والمجموعات الوظيفية. تشمل أمثلة الأيزومرات الضوئية صوراً مرآة وجزيئات تدور في اتجاهين متعاكسين.
تعرف على الألكانات
الألكانات هي سلاسل من ذرات الكربون (C) والهيدروجين (H) ، مرتبة بحيث يكون لكل ذرة كربون 2n + 2 هيدروجين. أنها تنشأ أساسا من الغاز الطبيعي والنفط الخام. يشكل الكربون الموجود في الألكانات سلاسل يرتبط فيها كل الكربون بأربع ذرات أخرى بواسطة روابط C-C أو C-H. ألكانات خطية أو حلقية لا تشكل حلقات. أبسط الألكان هو الميثان ، CH4. تلك التي لديها أربع أو أكثر من ذرات الكربون قد تشكل أيزومرات هيكلية ، وتلك التي تحتوي على سبعة أو أكثر من الكربون قد تشكل أيزومرات بصرية. بعض الأيزومرات "غير مواتية للغاية" ، مما يعني أن تكوينها غير مرجح لأنها تحتاج إلى الكثير من الطاقة لتبقى مستقرة.
عد الأيزومرات
يقدم كل من روبرت باتون وجوناثان غودمان من جامعة كامبريدج تطبيقًا مجانيًا ، يسمى IsoCount ، والذي يحسب عدد الأيزومرات الهيكلية والبصرية لأي ألكان حلقي. يمكنك ببساطة كتابة عدد الكربونات الألكانية ويكشف البرنامج عدد الأيزومرات الهيكلية والبصرية ، ويخبرك بعدد الكرات غير المواتية. يستخدم البرنامج خوارزمية تدرس بشكل تفاعلي جزء الألكان لاستخلاص كمية الأيزومرات. على سبيل المثال ، إذا قمت بإدخال سبعة ، فإن البرنامج يشير إلى أن ألكان C7H16 يحتوي على تسعة من الأيزومرات الهيكلية واثنين من الأيزومرات الضوئية.
ألكانات غير مستقرة
الألكانات التي تحتوي على 16 و 17 الكربون ليست مركبات مستقرة وسوف تنفصل بسرعة عند درجة حرارة الغرفة. C17 غير موجود ولا يمكن تكوين C16 بسرعة إلا في درجات حرارة منخفضة للغاية. بعض الألكانات ذات السلاسل الكبيرة غير مستقرة أيضًا. يعتبر برنامج IsoCount أن شظايا الكربون غير مستقرة عند الإبلاغ عن نتائجها. ينمو رقم الأيزومر بسرعة مع عدد الكربونات. يقدر مؤلفو IsoCount أن أيزومرات ألكان مكون من 167 كربون سيتفوق على عدد الجسيمات في الكون.