Hvad er geometriske isomerer?

Også kaldet en cis-trans-isomer, er en geometrisk isomer en type stereoisomer, der har to tilstande. Isomerer er molekyler, der har den samme molekylformel, men adskiller sig i deres molekylstruktur. En stereoisomer er en type isomer, hvor atomer forekommer i samme rækkefølge, men stadig er strukturelt forskellige. I tilfælde af geometriske isomerer danner molekyler enten en trappeform eller en U-form.

Almindeligvis forekommer i molekyler med carbon-carbon dobbeltbindinger, kan geometriske isomerer forekomme i ethvert stof, der har to centrale atomer med en dobbelt- eller tredobbelt binding. Enkeltbindinger, skabt af to atomer, der deler et elektron, tillader molekyler at rotere på deres akse, kaldet fri rotation. Fri rotation muliggør forskellige strukturelle konfigurationer af molekyler, selvom atomerne er bundet på nøjagtigt samme måde. Molekyler med enkeltbundne centrale atomer, der viser forskellige strukturer, kan synes at være geometriske isomerer, men er faktisk simpelthen det samme molekyle, der har snoet sig i sin binding.

Dobbeltbindinger, der er skabt af to atomer, der deler to elektroner, tillader ikke fri rotation. Da deres rotation er begrænset, kan molekyler med dobbeltbindinger ikke sno sig til at danne forskellige former, så de, der ser ud til at have et andet strukturelt arrangement, er strukturelt forskellige molekyler. I geometriske isomerer er et atom - eller oftere en gruppe atomer - bundet til hvert af de centrale atomer. Dette skaber to typer strukturer.

I det første er gruppen af ​​atomer knyttet til det centrale atom samme sted for begge atomer, så hver side af molekylet er et spejlbillede af det andet. Dette skaber U-formmolekylet eller cis-isomeren. I den anden struktur er atomgrupperne bundet på modsatte steder på de centrale molekyler, hvilket skaber en trappestruktur.

For eksempel er de enkleste geometriske isomerer but-2-en, isomerer af gasbuten, som findes i olie. Butene, C4H8 har fire isomerer, hvoraf to er geometriske isomerer. De centrale atomer i but-2-en er begge carbon, forbundet med en dobbeltbinding. Ved hvert carbonatom er der knyttet et hydrogenatom og et molekyle CH3. I cis-but-2-en er CH3-molekylerne placeret på den samme side af hvert carbonatom og danner en U-form. I trans-but-2-en er CH3-molekylerne placeret på modsatte sider og danner trappeform.

Geometriske isomerer opfører sig forskelligt fra hinanden. For eksempel har cis og trans but-2-en forskellige kogepunkter og smeltepunkter. Temperaturen, ved hvilken cis-isomeren koger, er 39,2 ° F (4 ° C), og dens smeltetemperatur er -218 ° F (-139 ° C), mens trans-isomeren koger ved 33,8 ° F (1 ° C) og smelter ved -155 ° F (-105 ° C).