วิธีการคำนวณจำนวนไอโซเมอร์

เนื้อหา

• ประเภทของไอโซเมอร์
• พบกับอัลเคน
• การนับไอโซเมอร์
• Alkanes ที่ไม่เสถียร

ไอโซเมอร์ประกอบด้วยสูตรที่เหมือนกัน แต่มีโครงสร้างที่แตกต่างกันหรือการจัดเรียงเชิงพื้นที่ พวกมันเกิดขึ้นในธรรมชาติ แต่กระตุ้นความสนใจเป็นพิเศษในวิชาเคมีอินทรีย์ - การศึกษาสารประกอบคาร์บอน - เนื่องจากโมเลกุลอินทรีย์ที่สำคัญทางเศรษฐกิจที่หลากหลาย นักวิทยาศาสตร์พยายามหาจำนวนไอโซเมอร์ของโมเลกุลลูกโซ่เชิงเส้นอินทรีย์ที่เรียกว่าอัลเคน แต่ไม่พบความสัมพันธ์อย่างง่ายระหว่างจำนวนไอโซเมอร์กับปริมาณของคาร์บอน อย่างไรก็ตามโปรแกรมการคำนวณที่สลายโครงสร้างแอลเคนเป็นชิ้นส่วนง่ายต่อการทำงานและให้ผลลัพธ์ที่ดี

Isomers มีสูตรเหมือนกัน แต่มีโครงสร้างต่างกัน (ollaweila / iStock รูปภาพ / Getty)

ประเภทของไอโซเมอร์

ไอโซเมอร์สองประเภทคือโครงสร้างและออปติคัล isomers โครงสร้างมีการจัดเรียงที่แตกต่างกันของอะตอมหรือกลุ่มเล็ก ๆ ของอะตอมเรียกว่ากลุ่มการทำงาน isomers เหล่านี้เป็นผลมาจากความแตกต่างในการแตกกิ่งก้านของโมเลกุลและวิธีการจัดกลุ่มการทำงาน เลนส์ isomers หรือ stereoisomers มีโครงสร้างเหมือนกัน แต่แตกต่างกันในตำแหน่งเรขาคณิตเชิงพื้นที่ของอะตอมและกลุ่มการทำงาน ตัวอย่างของออพติคอลไอโซเมอร์ ได้แก่ ภาพสะท้อนในกระจกและโมเลกุลที่หมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม

พบกับอัลเคน

อัลคาเนเป็นกลุ่มของอะตอมของคาร์บอน (C) และไฮโดรเจน (H) ซึ่งถูกจัดเรียงเพื่อที่ว่าสำหรับทุก ๆ n อะตอมของคาร์บอนจะมีไฮโดรเจน 2n + 2 พวกเขาส่วนใหญ่มาจากก๊าซธรรมชาติและน้ำมันดิบ คาร์บอนในอัลเคนก่อตัวเป็นลูกโซ่ซึ่งคาร์บอนแต่ละตัวจะจับกับอะตอมอื่นอีกสี่อะตอมโดยพันธะ C-C หรือ C-H อัลคาไลน์เชิงเส้นหรือแบบวัฏจักรไม่ได้ก่อรูปวงแหวน อัลเคนที่ง่ายที่สุดคือมีเธน CH4 ผู้ที่มีอะตอมของคาร์บอนตั้งแต่สี่อะตอมขึ้นไปอาจเป็นไอโซเมอร์ที่มีโครงสร้างและผู้ที่มีคาร์บอนเจ็ดอะตอมขึ้นไป ไอโซเมอร์บางคนนั้น "ไม่ดีเชิง sterically" ซึ่งหมายความว่าการก่อตัวของพวกเขาไม่น่าเป็นไปได้เพราะพวกเขาต้องการพลังงานจำนวนมากเพื่อรักษาเสถียรภาพ

การนับไอโซเมอร์

Robert Paton และ Jonathan Goodman แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์นำเสนอแอปพลิเคชั่นฟรีที่เรียกว่า IsoCount ซึ่งจะคำนวณจำนวนไอโซเมอร์เชิงโครงสร้างและเชิงแสงของอัลเคนแบบไซคลิกใด ๆ คุณเพียงแค่พิมพ์จำนวนอัลเคนคาร์บอนและโปรแกรมจะตรวจสอบจำนวนไอโซเมอร์โครงสร้างและแสงซึ่งจะบอกคุณว่ามีจำนวนที่ไม่น่าพึงพอใจอย่างมาก โปรแกรมใช้อัลกอริทึมที่ตรวจสอบส่วนของแอลเคนแบบโต้ตอบเพื่อหาปริมาณของไอโซเมอร์ ตัวอย่างเช่นถ้าคุณป้อนเจ็ดโปรแกรมจะรายงานว่าอัลเคน C7H16 มีโครงสร้างแบบเก้าโครงสร้างและสองออปติคัลไอโซเมอร์

Alkanes ที่ไม่เสถียร

อัลคาเนสที่มี 16 และ 17 คาร์บอนเป็นสารประกอบที่ไม่เสถียรและจะแยกตัวออกจากกันอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิห้อง ไม่มี C17 และสามารถสร้าง C16 ได้อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำมากเท่านั้น อัลเคนบางส่วนของโซ่ที่ใหญ่ขึ้นนั้นไม่เสถียรเช่นกัน โปรแกรม IsoCount พิจารณาชิ้นส่วนคาร์บอนที่ไม่เสถียรเมื่อรายงานผลลัพธ์ จำนวนไอโซเมอร์เติบโตอย่างรวดเร็วเมื่อมีจำนวนคาร์บอน ผู้เขียนของ IsoCount ประมาณการว่าไอโซเมอร์ของอัลเคน 167 คาร์บอนจะแซงหน้าจำนวนของอนุภาคในจักรวาล