Jak obliczyć liczbę izomerów

Posted on
Autor: Lewis Jackson
Data Utworzenia: 14 Móc 2021
Data Aktualizacji: 10 Móc 2024
Anonim
Jak obliczyć liczbę izomerów - Nauka
Jak obliczyć liczbę izomerów - Nauka

Zawartość

Izomery są związkami, które są identyczne we wzorze, ale różnią się budową lub układem przestrzennym. Występują w naturze, ale są szczególnie zainteresowane chemią organiczną - badaniem związków węgla - ze względu na ogromną różnorodność ekonomicznie ważnych cząsteczek organicznych. Naukowcy próbowali matematycznie wyliczyć liczbę izomerów prostych łańcuchów organicznych, zwanych alkanami, ale nie odkryli prostych zależności między liczbą izomerów a zawartością węgla. Jednak programy komputerowe, które rozkładają struktury alkanowe na możliwe do zarządzania fragmenty, dają dobre wyniki.

TL; DR (Too Long; Didnt Read)

Obliczenie liczby izomerów alkanów jest matematycznie niemożliwe, ale programy komputerowe używają algorytmu do jego obliczenia.

Rodzaje izomerów

Dwa typy izomerów są strukturalne i optyczne. Izomery strukturalne mają różne układy atomów lub małe skupiska atomów, zwane grupami funkcyjnymi. Izomery te wynikają z różnic w rozgałęzieniach cząsteczek w układzie grup funkcyjnych. Izomery optyczne lub stereoizomery są strukturalnie identyczne, ale położenia geometryczne ich atomów i grup funkcyjnych są różne. Przykłady izomerów optycznych obejmują obrazy lustrzane i cząsteczki skręcające się w przeciwnych kierunkach.

Poznaj alkany

Alkany to łańcuchy atomów węgla (C) i wodoru (H). Na każdy n atomów węgla przypada (2n + 2) atomów wodoru. Alkany pochodzą głównie z gazu ziemnego i ropy naftowej. Węgiel w alkanach tworzy łańcuchy, które wiążą węgiel z czterema innymi atomami poprzez wiązania C-C lub C-H. Proste (acykliczne) alkany nie tworzą struktur pierścieniowych. Najprostszym alkanem jest metan (CH4). Alkany o czterech lub więcej atomach węgla mogą tworzyć izomery strukturalne, a te o siedmiu lub więcej atomach węgla mogą również tworzyć izomery optyczne. Niektóre izomery są „sterycznie niekorzystne”, co oznacza, że ​​prawdopodobnie nie tworzą się, ponieważ wymagają dodatkowej energii, aby pozostać stabilne.

Liczenie izomerów

Robert Paton i Jonathan Goodman z University of Cambridge oferują bezpłatną aplikację o nazwie IsoCount, która oblicza liczbę izomerów strukturalnych i optycznych dla dowolnego acyklicznego alkanu.Po prostu podajesz liczbę atomów węgla w alkanu, a program podaje liczbę izomerów strukturalnych i optycznych, zwracając uwagę, ile z nich jest sterycznie niekorzystnych. Program wykorzystuje algorytm, który iteracyjnie bada część alkanu w celu uzyskania liczby izomerów. Na przykład, jeśli wpiszesz siedem, program informuje, że alkan C7H16 ma dziewięć izomerów strukturalnych i dwa optyczne.

Niestabilne alkany

Alkany z 16 lub 17 atomami węgla nie są trwałymi związkami i szybko dysocjują w temperaturze pokojowej. C17 w ogóle nie istnieje, a C16 może tworzyć się krótko tylko w bardzo niskich temperaturach. Niektóre alkany o dłuższych łańcuchach są również niestabilne. Program IsoCount uwzględnia niestabilne fragmenty węgla przy zgłaszaniu swoich wyników. Liczba izomerów rośnie gwałtownie wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w alkanach. Autorzy IsoCount szacują, że izomery alkanu o 167 atomach węgla przewyższają wszystkie cząstki we wszechświecie.