Co jsou strukturální izomery?
Strukturální izomery jsou sloučeniny stejného chemického vzorce, které mají různé struktury a vlastnosti založené na uspořádání jejich atomů. Například existují dva strukturní izomery se stejným chemickým vzorcem C4H10, jmenovitě normální butan CH3CH2CH2CH3 a methylpropan (CH3) 2CHCH2CH3. Je zajímavé poznamenat, že normální butan se vaří při -0,5 ° C, zatímco methylpropan se vaří při +28 ° C. S rostoucím počtem atomů se zvyšuje počet isomerů. Existují tři strukturní izomery s chemickým vzorcem C5H12, pět se vzorcem C6H14 a devět se vzorcem C7H16.
Strukturální izomery uhlíku se neomezují pouze na uhlík a vodík, i když jsou to nejznámější příklady strukturního izomerismu. Ve skříni domácí medicíny lze najít C 3 H 8 O, nebo isopropylalkohol, někdy označovaný jako „třecí alkohol“. Jeho strukturní vzorec je CH3CH (OH) CH3. Kromě toho existuje n-propylalkohol, CH3CH2CH2 (OH) a dokonce i methylethylether, CH3OCH2CH3, ačkoli žádná z těchto dvou sloučenin se pravděpodobně nenachází v domácnosti. Existují také strukturní izomery sloučenin uhlíku, které obsahují také jiné atomy.
To, co umožňuje takové množství izomerních forem, je schopnost atomů několika prvků - zejména uhlíku - spojit se jeden s druhým. Je to kvůli povaze vazeb mezi atomy. Sousední atomy uhlíku jsou spojeny kovalentními vazbami, vazbami, ve kterých zúčastněné atomy sdílejí elektrony rovnoměrně, spíše než je přenášejí z jednoho atomu na druhý. Pro ilustraci, v obyčejné stolní soli, NaCl, zúčastněný atom sodíku dává jeho jeden dostupný elektron k atomu chloru a dva atomy jsou přitahovány elektrostaticky. Nic takového neexistuje mezi spojenými atomy uhlíku v etanu, C2H6.
Křemík a bór mají stejnou schopnost se navzájem spojovat bez přenosu elektronů. Strukturální izomery křemíku a boru jsou dobře ilustrovány v silanech - sloučeninách křemíku a vodíku - a boranech - sloučeninách boru a vodíku. Sloučeniny uhlíku a vodíku začínají molekulou methanu, CH4. Analogicky k tomu začínají sloučeniny křemíku a vodíku silanem SiH4. Je zajímavé, že sloučeniny boru a vodíku začínají odlišně s boranem, BH3 - sloučenina známá pouze v plynném stavu, která rychle dimerizuje za vzniku B2H6.
Schopnost tvořit strukturní izomery výrazně zvyšuje počet možných sloučenin s téměř nekonečným rozsahem vlastností. V případě uhlíku strukturální izomery umožňují sloučeniny života. V případě křemíku a boru poskytuje velké množství sloučenin vědecké a výrobní světy nepřeberné množství činidel. Jednou aplikací silanových derivátů je vrstva, která umožňuje připojení biologicky neškodných materiálů k strukturám titanového implantátu. Pokud jde o borany, mohou být použity ve specializovaných organických syntézách, v exotických palivových buňkách, a dokonce i v palivách pro raketovou výrobu.