Ισομέρεια

Τα ισομερή είναι χημικές ενώσεις που έχουν τους ίδιους χημικούς τύπους αλλά διαφορετικούς ως προς τα χαρακτηριστικά και την ατομική διάταξη στο μόριο, με αποτέλεσμα οι ουσίες που εμφανίζουν ισομερισμό να είναι γνωστές ως ισομερή.

Το «ισομερές» προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις «ίσος» και «μέρος», που και οι δύο υποδηλώνουν «ίσα κομμάτια». Το έτος 1830, ο Σουηδός χημικός Jacob Berzelius δημιούργησε τη λέξη.

Τύποι ισομερισμού

Υπάρχουν δύο κύριες μορφές ισομέρειας, καθεμία από τις οποίες μπορεί να χωριστεί περαιτέρω σε υποομάδες. Ο δομικός ισομερισμός και ο στερεοϊσομερισμός είναι οι δύο κύριες μορφές.

Ισομέρεια δομής 

Ο ισομερισμός στον οποίο οι λειτουργικές ομάδες και τα άτομα στα μόρια αυτών των ισομερών συνδέονται με διάφορους τρόπους είναι γνωστός ως δομικός ισομερισμός. Επειδή τα δομικά ισομερή μπορεί να περιλαμβάνουν ή να μην περιλαμβάνουν την ίδια λειτουργική ομάδα, τους δίνονται διαφορετικές ονομασίες IUPAC.

Το βουτάνιο και το ισοβουτάνιο (C4H10) είναι παράδειγμα ισομερισμού δομής.

Ισομέρεια αλυσίδας 

Ο σκελετικός ισομερισμός είναι ένα άλλο όνομα για αυτό.

Τα συστατικά αυτών των ισομερών έχουν διαφορετικές αρχιτεκτονικές διακλάδωσης και η διακλάδωση του άνθρακα στα ισομερή της αλυσίδας διαφέρει στις περισσότερες περιπτώσεις.

Η οργανική ένωση C5H12 είναι ένα παράδειγμα ισομερισμού αλυσίδας.

Ισομέρεια θέσης

Τα ισομερή θέσης είναι το ισομερές στο οποίο οι ενώσεις διαφέρουν στις θέσεις των λειτουργικών ομάδων ή των ατόμων υποκαταστατών. Η προσκόλληση λειτουργικών ομάδων σε διαφορετικά άτομα άνθρακα στην ανθρακική αλυσίδα είναι χαρακτηριστική αυτού του ισομερισμού.

Οι ενώσεις με τον τύπο C3H7Cl είναι ένα καλό παράδειγμα αυτού του τύπου ισομερισμού.

Λειτουργικός ισομερισμός

Η ισομέρεια συναρτησιακής ομάδας είναι ένα άλλο όνομα για τη λειτουργική ισομέρεια. Αναφέρεται σε ενώσεις που έχουν τον ίδιο χημικό τύπο αλλά ξεχωριστές λειτουργικές ομάδες που συνδέονται με αυτές, όπως υποδηλώνει το όνομα. Το χημικό μόριο C3H6O είναι ένα παράδειγμα λειτουργικής ισομέρειας.

Μεταμερισμός

Η ύπαρξη διακριτών αλυσίδων αλκυλίου σε κάθε πλευρά της λειτουργικής ομάδας προκαλεί τον τύπο του ισομερισμού, ο οποίος είναι γνωστός ως μεταμερισμός. Ο μεταμερισμός είναι ένα σπάνιο είδος ισομερισμού που εμφανίζεται μόνο σε ενώσεις με δισθενές στοιχείο (όπως θείο ή οξυγόνο) που περιβάλλεται από ομάδες αλκυλίου.

Το αιθοξυαιθάνιο (C2H5OC2H5) και το μεθοξυ-προπάνιο (C4H10O) είναι τα δύο παραδείγματα του C4H10O. (CH3OC3H7), που δείχνει μεταμερισμό.

Αυτομερισμός

Το ισομερές μιας χημικής ουσίας που διαφέρει μόνο στη θέση των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων αναφέρεται ως ταυτομερές και το ισομερές είναι γνωστό ως ταυτομερισμός. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα ταυτομερή μιας ένωσης συνυπάρχουν σε ισορροπία και είναι εύκολα εναλλάξιμα και αυτό συμβαίνει ως αποτέλεσμα μιας ενδομοριακής μεταφοράς πρωτονίων.

Ο ταυτομερισμός κετο-ενόλης είναι ένα καλό παράδειγμα αυτού του φαινομένου ταυτομερισμού.

Ισομέρεια δακτυλίου-αλυσίδας

Το ένα ισομερές έχει δομή ανοιχτής αλυσίδας, ενώ το άλλο έχει δομή δακτυλίου στον ισομερισμό αλυσίδας δακτυλίου.

Συνήθως έχουν ποικίλη ποσότητα δεσμών pi μέσα τους.

Η ισομέρεια στο C3H6 είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα αυτού του τύπου ισομέρειας. Το προπένιο και το κυκλοπροπάνιο είναι τα ισομερή που προκύπτουν.

Στερεοϊσομέρεια

Αυτό το είδος ισομερισμού εμφανίζεται σε ενώσεις που έχουν τον ίδιο χημικό τύπο αλλά διακριτούς τρισδιάστατους προσανατολισμούς των ατόμων του μορίου. Τα στερεοϊσομερή αναφέρονται σε χημικές ουσίες που εμφανίζουν στερεοϊσομερισμό. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να χωριστεί περαιτέρω σε δύο κατηγορίες. Αυτή η υποενότητα περιγράφει συνοπτικά και τις δύο αυτές κατηγορίες:

Ισομέρεια γεωμετρίας

Αναφέρεται ως ισομερισμός cis-trans.

Στον τρισδιάστατο χώρο, αυτά τα ισομερή έχουν διάφορες χωρικές διαμορφώσεις ατόμων.

Η γεωμετρική ισομέρεια που παρατηρείται στο άκυκλο μόριο But-2-ene.

Οπτικός ισομερισμός

Η οπτική ισομέρεια εμφανίζεται όταν μια ένωση έχει συγκρίσιμους δεσμούς αλλά διαφορετικές χωρικές διατάξεις ατόμων, με αποτέλεσμα μη υπερτιθέμενες κατοπτρικές εικόνες.

Τα εναντιομερή είναι ένα άλλο όνομα για τα οπτικά ισομερή.

Η οπτική δραστηριότητα των εναντιομερών διαφέρει μεταξύ τους. Τα εναντιομερή Dextro περιστρέφουν το επίπεδο του πολωμένου φωτός προς τα δεξιά, ενώ τα εναντιομερή laevo το περιστρέφουν προς τα αριστερά.

Η βουταν-2-όλη είναι ένα παράδειγμα οπτικού ισομερισμού.

Ισομέρεια ιοντισμού

Τα ισομερή ιονισμού είναι ενώσεις που παράγουν διακριτά ιόντα σε διάλυμα παρόλο που έχουν την ίδια σύνθεση και αυτό το χαρακτηριστικό είναι γνωστό ως ισομερισμός ιονισμού. Ο ισομερισμός ιονισμού αναφέρεται σε ενώσεις που παράγουν διακριτά ιόντα σε διάλυμα παρόλο που έχουν την ίδια χημική σύνθεση. Όταν το αντίθετο ιόν σε ένα σύμπλοκο άλας είναι επίσης ένας δυνητικός συνδέτης, μπορεί να εκτοπίσει έναν συνδέτη, ο οποίος μπορεί στη συνέχεια να γίνει το αντίθετο ιόν, με αποτέλεσμα ισομερισμό.

Το [Co(NH3)5SO4]Br και το [Co(NH3)5Br]SO4 είναι δύο παραδείγματα ισομερισμού ιονισμού.

Συμπέρασμα

Επομένως, τα ισομερή είναι χημικές ενώσεις που έχουν τους ίδιους χημικούς τύπους αλλά διαφορετικούς ως προς τα χαρακτηριστικά και την ατομική διάταξη στο μόριο, με αποτέλεσμα οι ουσίες που εμφανίζουν ισομερισμό να είναι γνωστές ως ισομερή. Υπάρχουν δύο κύριες μορφές ισομέρειας, καθεμία από τις οποίες μπορεί να χωριστεί περαιτέρω σε υποομάδες. Ο δομικός ισομερισμός και ο στερεοϊσομερισμός είναι οι δύο κύριες μορφές.