Cosa sono gli isomeri?

Gli isomeri sono composti chimici che hanno le stesse formule molecolari - nel senso che sono composti dallo stesso numero di stessi tipi di atomi - ma hanno strutture o disposizioni diverse nello spazio. Ad esempio, il pentano è un composto organico composto da cinque atomi di carbonio e 12 atomi di idrogeno. Due isomeri di pentano includono pentano non ramificato, in cui i carboni sono disposti in una catena lineare, e isopentano o metilbutano, in cui quattro carboni sono disposti in una catena lineare mentre il quinto si dirama da uno degli atomi di carbonio interni. Entrambi hanno le stesse formule molecolari, ma le disposizioni effettive dei loro atomi sono diverse. Gli isomeri sono importanti perché i composti con strutture diverse, anche se contengono gli stessi atomi, possono avere proprietà chimiche drasticamente diverse.

I composti con le stesse formule molecolari possono differire strutturalmente in due modi. In primo luogo, gli isomeri strutturali differiscono nelle effettive disposizioni strutturali degli atomi. I gruppi funzionali che compongono i composti sono uniti in modi e disposizioni differenti. Gli stereoisomeri, d'altra parte, sono disposti allo stesso modo in termini di posizione dei gruppi funzionali ma differiscono nelle loro posizioni relative nello spazio. Due molecole possono, ad esempio, avere gli stessi atomi e la stessa struttura ma possono anche essere immagini speculari non sovrapposte l'una dell'altra e, pertanto, sarebbero isomeri.

Gli isomeri sono molto importanti perché composti diversi, anche se hanno le stesse formule molecolari, possono avere proprietà chimiche diverse. Ciò vale anche per gli stereoisomeri, che sono, superficialmente, quasi identici. Un composto può, ad esempio, essere un ingrediente attivo importante in un farmaco mentre il suo isomero di immagine speculare non sovrapposto può essere assolutamente inefficace o addirittura dannoso. I composti con diverse disposizioni spesso reagiscono in modo drasticamente diverso con altri atomi e composti. Possono differire in quali sostanze chimiche reagiscono o con le velocità con cui reagiscono con varie sostanze chimiche.

Molte reazioni chimiche producono un mix di diversi isomeri - questo è particolarmente vero per gli stereoisomeri - quindi i chimici devono spesso usare vari metodi per isolare il particolare isomero a cui sono interessati. Molti metodi diversi basati su varie proprietà chimiche possono essere usati per separare gli isomeri. Alcuni composti con formule molecolari identiche possono, ad esempio, bollire a temperature diverse, quindi la distillazione può essere utilizzata per separarli. Altri reagiscono con composti diversi, quindi è possibile utilizzare reazioni chimiche per rimuovere un isomero lasciando inalterato il composto di interesse.