Ομόλογη Σειρά:Ισομέρεια – Δομική και Στερεοϊσομέρεια

Εισαγωγή –

Μια ομόλογη σειρά είναι μια συλλογή μορίων που έχουν χημικά χαρακτηριστικά και λειτουργικές ομάδες που είναι παρόμοιες μεταξύ τους αλλά διαφέρουν από την παρουσία ή την απουσία CH2 μεταξύ τους. Αλυσίδες άνθρακα διαφορετικού μήκους έχουν ανακαλυφθεί σε οργανικά μόρια με τον ίδιο γενικό τύπο, αλλά με ελαφρώς διαφορετικές δομές.

Πρώτον, μια σειρά οργανικών ενώσεων αποτελείται από οργανικές ενώσεις που διαφέρουν μεταξύ τους κατά μια επαναλαμβανόμενη μονάδα ενώ έχουν τον ίδιο γενικό τύπο στη δεύτερη. Τα αλκάνια με τον γενικό τύπο CnH2n+2, τα αλκένια με τον γενικό τύπο CnH2n και τα αλκίνια με τον γενικό τύπο CnH2n-2 είναι τα δομικά στοιχεία των πιο θεμελιωδών ομόλογων σειρών στην οργανική χημεία.

Παραδείγματα ομόλογων σειρών

Κάθε επόμενο μέλος διαφέρει από το προηγούμενο μέλος κατά μία μονάδα CH2.

Η διαφορά μεταξύ CH4 και C2H6 είναι μια μονάδα -CH2 και η διαφορά μεταξύ C2H6 και C3H8 είναι επίσης μια μονάδα -CH2.

Η διαφορά μεταξύ CH4 και C3H8 είναι μια μονάδα -CH2. Ως αποτέλεσμα, τα CH4, C2H6 και C3H8 είναι όλα ομόλογα μεταξύ τους στη δομή.

Το ίδιο αποτέλεσμα μπορεί να παρατηρηθεί σε αλκένια που περιέχουν αιθένιο ως το πρώτο μέλος και C3H6, C4H8 και C5H10 ως τα επόμενα μέλη.

Τα αλκένια περιέχουν αιθένιο ως το πρώτο μέλος και C3H6, C4H8 και C5H10 ως τα επόμενα μέλη.

Διακρίνονται μεταξύ τους από την παρουσία μιας μονάδας –CH2. Τα αλκένια αντιπροσωπεύονται από τον τύπο CnH2n.

Οι λειτουργικές ομάδες είναι συνεπείς σε όλα τα μέλη αυτής της σειράς.

Έχουν πανομοιότυπες φυσικές ιδιότητες και η μάζα τους αυξάνεται σε σταθερή διαβάθμιση καθώς αποκτούν μάζα. Καθώς η μοριακή μάζα των επόμενων μελών της σειράς αυξάνεται, τα χαρακτηριστικά των CH3OH, C2H5OH και C3H7OH γίνονται πιο παρόμοια και σταδιακά διαφέρουν μεταξύ τους. Λόγω του γεγονότος ότι η μοριακή μάζα των ενώσεων αυξάνεται, το ίδιο και ο αριθμός των δεσμών στις ενώσεις, αυτό συμβαίνει.

Συνέπεια αυτού είναι ότι καθώς οι μοριακές μάζες μιας ένωσης αυξάνονται, ιδιότητες όπως τα σημεία τήξης και βρασμού, η διαλυτότητα και άλλες ιδιότητες που εξαρτώνται από τη μάζα και τον συνολικό αριθμό των δεσμών στην ένωση αλλάζουν σταδιακά. Παρά το γεγονός ότι έχουν όλες τις ίδιες λειτουργικές ομάδες, τα χημικά χαρακτηριστικά των μελών ομόλογων σειρών είναι πανομοιότυπα επειδή μοιράζονται τις ίδιες λειτουργικές ομάδες.

Τι ακριβώς είναι ο ισομερισμός και πώς λειτουργεί;

Αυτό συμβαίνει όταν δύο ή περισσότερες ενώσεις έχουν τον ίδιο χημικό τύπο αλλά διαφορετικές χημικές δομές και το φαινόμενο της ισομέρειας προκύπτει από αυτό.

Οι χημικές ενώσεις γνωστές ως ισομερή έχουν τους ίδιους χημικούς τύπους αλλά διαφέρουν ως προς τις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες καθώς και τη διάταξη των ατόμων τους στο μόριο. Ως αποτέλεσμα, οι ουσίες που παρουσιάζουν ισομερισμό αναφέρονται ως ισομερή όταν υπάρχουν στη φύση.

Μια σύνθετη λέξη που προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις «ίσος» και «μέρος», που και οι δύο σημαίνουν «ίσα κομμάτια» ή «ίσα μέρη». Χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1830 από τον Σουηδό χημικό Jacob Berzelius για να περιγράψει μια χημική αντίδραση.

Η ισομέρεια μπορεί να ταξινομηθεί σε διάφορες κατηγορίες.

Καθένας από τους δύο κύριους τύπους ισομερισμού μπορεί να υποδιαιρεθεί περαιτέρω σε υποομάδες και καθεμία από αυτές τις υποομάδες μπορεί να υποδιαιρεθεί περαιτέρω. Οι δύο πιο συνηθισμένοι τύποι ισομέρειας είναι η δομική ισομέρεια και η στερεοϊσομέρεια. Η ταξινόμηση των διαφόρων τύπων ισομερών απεικονίζεται στο παρακάτω διάγραμμα.

Στη Δομή, υπάρχει κάποια ισομέρεια.

Ο συνταγματικός ισομερισμός είναι ένας όρος που αναφέρεται στον δομικό ισομερισμό με τη γενικότερη του έννοια. Οι λειτουργικές ομάδες και τα άτομα στα μόρια αυτών των ισομερών συνδέονται με διάφορους τρόπους. Επειδή τα δομικά ισομερή μπορεί να περιέχουν ή να μην περιέχουν την ίδια λειτουργική ομάδα, η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC) τους αποδίδει διαφορετικούς χαρακτηρισμούς.

Οι διάφοροι τύποι δομικής ισομέρειας συζητούνται λεπτομερώς σε αυτήν την ενότητα.

• Χρησιμοποιώντας τον ισομερισμό για να σπάσουμε τις αλυσίδες
• Σκελετική ισομέρεια είναι ένας άλλος όρος για αυτό το φαινόμενο.
• Τα συστατικά αυτών των ισομερών έχουν σαφώς διαφορετικές αρχιτεκτονικές διακλάδωσης.
• Στην πλειονότητα των περιπτώσεων, η διακλάδωση του άνθρακα στα ισομερή της αλυσίδας διαφέρει.
• Ισομέρεια θέσης Τα ισομερή θέσης διαφέρουν ως προς τις θέσεις των λειτουργικών ομάδων ή των ατόμων υποκαταστατών στους υποκαταστάτες τους.
• Αυτή η ισομέρεια χαρακτηρίζεται από τη σύνδεση λειτουργικών ομάδων σε διαφορετικά άτομα άνθρακα σε όλη την ανθρακική αλυσίδα….
• Αυτός ο τύπος ισομερισμού μπορεί να βρεθεί σε ενώσεις με τον τύπο C3H7Cl, οι οποίες βρίσκονται συνήθως σε ενώσεις χλωρίου.

Από λειτουργική άποψη, η ισομέρεια είναι χρήσιμη.

Ένας άλλος όρος για αυτό το φαινόμενο είναι ισομέρεια λειτουργικής ομάδας.

Όπως υποδηλώνει το όνομα, αναφέρεται σε ενώσεις που έχουν τον ίδιο χημικό τύπο αλλά έχουν διαφορετικές λειτουργικές ομάδες συνδεδεμένες με αυτές και όχι το αντίστροφο.

Ο λειτουργικός ισομερισμός μπορεί να παρατηρηθεί στο χημικό μόριο C3H6O, το οποίο σημαίνει άνθρακας, υδρογόνο και οξυγόνο.

Μεταμερισμός

Ως αποτέλεσμα της παρουσίας διακριτών αλκυλικών αλυσίδων και στις δύο πλευρές της λειτουργικής ομάδας, εμφανίζεται αυτός ο τύπος ισομερισμού.

Είναι ένας σπάνιος τύπος ισομερισμού που εμφανίζεται μόνο σε ενώσεις που περιέχουν ένα δισθενές στοιχείο (όπως θείο ή οξυγόνο) που περιβάλλεται από αλκυλομάδες, σύμφωνα με τον ορισμό της IUPAC.

Το C4H10O βρίσκεται σε μια ποικιλία ενώσεων, όπως το αιθοξυαιθάνιο (C2H5OC2H5) και το μεθοξυ-προπάνιο (C4H10O) (CH3OC3H7).

Ταυτομερισμός

Ένα ταυτομερές είναι ένα ισομερές μιας χημικής ουσίας που διαφέρει μόνο στη θέση των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων και διακρίνεται από άλλα ισομερή από αυτήν την ιδιότητα.

Τις περισσότερες φορές, τα ταυτομερή μιας ένωσης συνυπάρχουν σε ισορροπία και είναι εύκολα εναλλάξιμα.

Εμφανίζεται ως αποτέλεσμα μιας μεταφοράς πρωτονίων που λαμβάνει χώρα μέσα στο μόριο.

Το φαινόμενο του ταυτομερισμού της κετο-ενόλης είναι μια εξαιρετική απεικόνιση αυτού του φαινομένου.

Σε μια αλυσίδα δακτυλίου, υπάρχει ισομερισμός.

Στην ισομέρεια αλυσίδας δακτυλίου, το ένα ισομερές έχει δομή ανοικτής αλυσίδας, ενώ το άλλο έχει δομή δακτυλίου, με αποτέλεσμα ένα δυαδικό ισομερές.

Συνήθως περιέχουν μια σειρά από διαφορετικές ποσότητες δεσμών pi.

Η ισομέρεια στην ένωση C3H6 είναι ένα φανταστικό παράδειγμα αυτού του τύπου ισομερισμού σε δράση. Το προπένιο και το κυκλοπροπάνιο είναι τα ισομερή που προκύπτουν ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης.

Στερεοϊσομέρεια

Αυτός ο τύπος ισομερισμού εμφανίζεται σε ενώσεις που έχουν τον ίδιο χημικό τύπο αλλά διαφέρουν στους τρισδιάστατους προσανατολισμούς των ατόμων που αποτελούν τα μόριά τους. Τα στερεοϊσομερή είναι χημικές ουσίες που παρουσιάζουν την ιδιότητα του στερεοϊσομερισμού. Μια περαιτέρω διαίρεση μπορεί να γίνει μεταξύ των δύο κατηγοριών αυτού του φαινομένου. Αυτή η υποενότητα παρέχει μια σύντομη επισκόπηση και των δύο αυτών ταξινομήσεων.

Γεωμετρικός ισομερισμός

είναι μια μαθηματική έννοια.

Cis-trans ισομέρεια είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει αυτό το φαινόμενο.

Αυτά τα ισομερή έχουν διαφορετικές χωρικές διαμορφώσεις ατόμων στον τρισδιάστατο χώρο, γεγονός που τα κάνει διαφορετικά μεταξύ τους.

Αυτό το διάγραμμα απεικονίζει τη γεωμετρική ισομέρεια που ανακαλύφθηκε στο άκυκλο γράφημα. Το But-2-ene είναι ένα μόριο που μπορεί να βρεθεί στο βουτ-2-ένιο, το οποίο είναι μια ένωση.

Οπτικός ισομερισμός-

είναι ένας τύπος οπτικού ισομερισμού που μπορεί να βρεθεί στη φύση.

Όταν μια ένωση έχει συγκρίσιμους δεσμούς αλλά διαφορετική χωρική διάταξη ατόμων, εμφανίζεται οπτική ισομέρεια, με αποτέλεσμα μη υπερτιθέμενες κατοπτρικές εικόνες της ίδιας ουσίας.

Τα εναντιομερή είναι ένα άλλο όνομα για τα οπτικά ισομερή, τα οποία είναι το ίδιο πράγμα.

Είναι δυνατό να γίνει διάκριση μεταξύ εναντιομερών από την οπτική τους δραστηριότητα.

Τα δεξτρο εναντιομερή περιστρέφουν το επίπεδο του πολωμένου φωτός προς τα δεξιά, ενώ τα εναντιομερή laevo περιστρέφουν το επίπεδο του πολωμένου φωτός προς τα αριστερά και αντίστροφα.

Ο ιονισμός χαρακτηρίζεται από ισομερισμό.

Οι χημικές ενώσεις που παράγουν διαφορετικά ιόντα σε διάλυμα παρόλο που έχουν την ίδια σύνθεση αναφέρονται ως ισομερή ιονισμού. Αυτή η ιδιότητα αναφέρεται ως ισομερισμός ιονισμού. Παρά το γεγονός ότι έχουν την ίδια χημική σύνθεση, ο ισομερισμός ιονισμού περιγράφει ενώσεις που παράγουν διακριτά ιόντα σε διάλυμα παρόλο που έχουν την ίδια χημική σύνθεση. Είναι πιθανό το αντίθετο ιόν σε ένα σύμπλοκο άλας να ενεργεί επίσης ως δυνητικός συνδέτης, οπότε μπορεί να εκτοπίσει έναν συνδέτη, ο οποίος μπορεί στη συνέχεια να ενεργήσει ως το αντίθετο ιόν, με αποτέλεσμα την ισομέρεια του συμπλόκου άλατος.

Τα [Co(NH3)5SO4]Br και [Co(NH3)5Br] είναι δύο παραδείγματα αλογονιδίων κοβαλτίου.

Το SO4 του νατρίου και το SO4 του καλίου είναι δύο παραδείγματα ισομερισμού ιονισμού.

Για τη δημιουργία αυτών των ισομερών ιονισμού, μπορεί να ακολουθηθεί η διαδικασία που περιγράφεται παρακάτω.

[CoBr(NH3)5]

[CoBr(NH3)5] SO4

RedViolet =2+ + SO42 =Red Violet

[CoSO4(NH3)5]

[CoSO42(NH3)5] [CoSO42(NH3)5] [CoSO42(NH3)5] [CoSO42(NH Br =Κόκκινο] CoSO42(NH Br =Κόκκινο

Συμπέρασμα-

Μια ομόλογη σειρά είναι μια συλλογή μορίων που έχουν παρόμοια εμφάνιση και μοιράζονται την ίδια λειτουργική ομάδα, καθώς και παρόμοιες ιδιότητες.