Was sind Strukturisomere?
Strukturisomere sind Verbindungen mit der gleichen chemischen Formel, die unterschiedliche Strukturen und Eigenschaften aufweisen, je nachdem, wie die Atome ihrer Bestandteile angeordnet sind. Beispielsweise gibt es zwei Strukturisomere mit der gleichen chemischen Formel C 4 H 10 , nämlich normales Butan CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 und Methylpropan (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 3 . Es ist interessant festzustellen, dass normales Butan bei -0,5 Grad Celsius siedet, während Methylpropan bei +28 Grad Celsius siedet. Mit zunehmender Anzahl der Atome nimmt die Anzahl der Isomeren zu. Es gibt drei Strukturisomere mit der chemischen Formel C 5 H 12 , fünf mit der Formel C 6 H 14 und neun mit der Formel C 7 H 16 .
Strukturisomere von Kohlenstoff sind nicht nur auf Kohlenstoff und Wasserstoff beschränkt, obwohl dies die bekanntesten Beispiele für Strukturisomere sind. In der Hausapotheke kann man C 3 H 8 O oder Isopropylalkohol finden, der manchmal als "Reibalkohol" bezeichnet wird. Seine Strukturformel lautet CH 3 CH (OH) CH 3 . Zusätzlich gibt es n-Propylalkohol, CH 3 CH 2 CH 2 (OH) und sogar Methylethylether, CH 3 OCH 2 CH 3 , obwohl keine dieser beiden Verbindungen im Haushalt zu finden ist. Es gibt auch Strukturisomere von Kohlenstoffverbindungen, die andere Atome enthalten.
Was eine solche Fülle isomerer Formen ermöglicht, ist die Fähigkeit der Atome einiger Elemente - insbesondere des Kohlenstoffs -, sich miteinander zu verbinden. Dies ist auf die Art der Bindungen zwischen den Atomen zurückzuführen. Benachbarte Kohlenstoffatome sind durch kovalente Bindungen verbunden, Bindungen, bei denen sich die beteiligten Atome Elektronen zu gleichen Teilen teilen, anstatt sie von einem Atom auf das andere zu übertragen. Um zu veranschaulichen, gibt das beteiligte Natriumatom in gewöhnlichem Tafelsalz, NaCl, sein einziges verfügbares Elektron an das Chloratom ab, und die beiden Atome werden elektrostatisch angezogen. Nichts dergleichen existiert zwischen den verbundenen Kohlenstoffatomen in Ethan, C & sub2; H & sub6 ;.
Silicium und Bor besitzen die gleiche Fähigkeit, sich ohne Elektronentransfer miteinander zu verbinden. Die Strukturisomere von Silicium und Bor sind in den Silanen - Verbindungen von Silicium und Wasserstoff - und den Boranen - Verbindungen von Bor und Wasserstoff - gut dargestellt. Verbindungen von Kohlenstoff und Wasserstoff beginnen mit dem Molekül Methan, CH 4 . Analog dazu beginnen die Verbindungen von Silicium und Wasserstoff mit dem Silan SiH 4 . Interessanterweise beginnen die Verbindungen von Bor und Wasserstoff anders mit Boran, BH 3 - einer Verbindung, die nur im gasförmigen Zustand bekannt ist und schnell zu B 2 H 6 dimerisiert.
Die Fähigkeit zur Bildung von Strukturisomeren erhöht die Anzahl der möglichen Verbindungen mit einem nahezu endlosen Bereich von Eigenschaften erheblich. Im Falle von Kohlenstoff ermöglichen Strukturisomere die Verbindungen des Lebens. Für Silicium und Bor bietet die große Vielfalt an Verbindungen den Wissenschaftlern und Herstellern eine Fülle von Reagenzien. Eine Anwendung von Silanderivaten sind Beschichtungen, mit denen sich biologisch unbedenkliche Materialien an Titanimplantatstrukturen anbringen lassen. Borane können in speziellen organischen Synthesen, in exotischen Brennstoffzellen und sogar für Raketentreibstoffe verwendet werden.