المحتوى
الأيزومرات عبارة عن مركبات متطابقة في الصيغة ولكنها مختلفة في التركيب أو الترتيب المكاني. تحدث في جميع أنحاء الطبيعة ولكنها ذات أهمية خاصة في الكيمياء العضوية - دراسة مركبات الكربون - بسبب التنوع الهائل في الجزيئات العضوية المهمة اقتصاديًا. حاول العلماء استنباط عدد ايزومرات جزيئات العضوية ذات السلسلة المستقيمة رياضيا ، والتي تسمى ألكانات ، لكنهم لم يكتشفوا أي علاقة بسيطة بين عدد الأيزومرات ومحتوى الكربون. ومع ذلك ، فإن برامج الكمبيوتر التي تتسبب في تحلل الهياكل الألكانية إلى أجزاء يمكن التحكم فيها تعطي نتائج جيدة.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)
من المستحيل رياضيا حساب عدد أيزومرات الألكانات ، ولكن برامج الكمبيوتر تستخدم خوارزمية لحلها.
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 فروع ترتيب الجزيئات في المجموعات الوظيفية. الأيزومرات الضوئية ، أو الستايزوميرات ، متطابقة هيكلياً ، لكن المواقف الهندسية لذراتها ومجموعاتها الوظيفية مختلفة. تشمل أمثلة الأيزومرات الضوئية صوراً مرآة وجزيئات تلتوي في اتجاهين متعاكسين.
تلبية الألكانات
الألكانات هي سلاسل من ذرات الكربون (C) والهيدروجين (H). لكل ذرات كربون ن (2n + 2) ذرات هيدروجين. تنشأ الألكانات بشكل أساسي من الغاز الطبيعي والنفط الخام. يشكل الكربون الموجود في الألكانات سلاسل تربط الكربون بأربع ذرات أخرى من خلال روابط C-C أو C-H. لا تشكل الألكانات المستقيمة (الحلقية) هياكل حلقة. أبسط الألكان هو الميثان (CH4). الألكانات التي تحتوي على أربع ذرات كربون أو أكثر يمكن أن تشكل أيزومرات هيكلية ، وتلك التي تحتوي على سبعة كربون أو أكثر يمكن أن تشكل أيزومرات ضوئية. بعض الأيزومرات "غير مواتية تمامًا" ، مما يعني أنه من غير المحتمل أن تتشكل لأنها تحتاج إلى طاقة إضافية لتبقى مستقرة.
عد الأيزومرات
يقدم كل من روبرت باتون وجوناثان غودمان من جامعة كامبريدج تطبيقًا مجانيًا ، يسمى IsoCount ، يحسب عدد الأيزومرات الهيكلية والبصرية لأي ألكان حلقي.كل ما عليك هو إدخال عدد الكربونات في الألكان ، ويقوم البرنامج بتحديد عدد الأيزومر الهيكلي والبصري ، مع الإشارة إلى عدد الكرات غير المواتية. يستخدم البرنامج خوارزمية تدرس بشكل متكرر جزء من الألكان لاشتقاق عدد الأيزومرات. على سبيل المثال ، إذا قمت بإدخال سبعة ، فإن البرنامج يشير إلى أن ألكان C7H16 يحتوي على تسعة من الأيزومرات الهيكلية واثنان من العناصر البصرية.
ألكانات غير مستقرة
الألكانات التي تحتوي على 16 أو 17 كربونًا ليست مركبات ثابتة وتنفصل بسرعة في درجات حرارة الغرفة. C17 غير موجود على الإطلاق ، ويمكن أن يتكون C16 لفترة وجيزة فقط في درجات حرارة منخفضة للغاية. بعض الألكانات طويلة السلسلة غير مستقرة أيضًا. يستأثر برنامج IsoCount بشظايا الكربون غير المستقرة عند الإبلاغ عن نتائجها. ينمو عدد الأيزومرات بسرعة مع زيادة عدد الكربونات في الألكان. يقدر مؤلفو IsoCount أن أيزومرات الألكان التي تحتوي على 167 كاربونة تفوق جميع الجزيئات الموجودة في الكون.