構造異性体とは
構造異性体は、同じ化学式の化合物であり、構成原子の順序に基づいて異なる構造と特性を持っています。 たとえば、同じ化学式C 4 H 10を持つ2つの構造異性体、すなわちノルマルブタンCH 3 CH 2 CH 2 CH 3とメチルプロパン（CH 3 ） 2 CHCH 2 CH 3があります。 通常のブタンは摂氏-0.5度で沸騰しますが、メチルプロパンは摂氏+28度で沸騰します。 原子の数が増えると、異性体の数が増えます。 化学式C 5 H 12の構造異性体が3つ、式C 6 H 14の構造異性体が5つ、式C 7 H 16の構造異性体が9つあります。
炭素の構造異性体は、炭素と水素だけに限定されませんが、構造異性の最もよく知られた例です。 家庭用薬箱には、「消毒用アルコール」と呼ばれることもあるC 3 H 8 Oまたはイソプロピルアルコールがあります。 その構造式はCH 3 CH（OH）CH 3です。 さらに、n-プロピルアルコール、CH 3 CH 2 CH 2 （OH）、さらにメチルエチルエーテル、CH 3 OCH 2 CH 3がありますが、これら2つの化合物はいずれも家庭では見つかりません。 他の原子を含む炭素化合物の構造異性体もあります。
このような豊富な異性体を可能にするのは、いくつかの元素の原子、特に炭素が互いに結合する能力です。 これは、原子間の結合の性質によるものです。 隣接する炭素原子は、共有結合、つまり、ある原子から他の原子に電子を移動するのではなく、関与する原子が電子を等しく共有する結合によって結合されます。 例えば、通常の食卓塩であるNaClでは、関与するナトリウム原子が利用可能な1つの電子を塩素原子に与え、2つの原子が静電的に引き付けられます。 エタンの結合した炭素原子、C 2 H 6の間にこのようなものは存在しません。
シリコンとホウ素は、電子移動なしで互いに結合する同じ能力を持っています。 ケイ素とホウ素の構造異性体は、シラン（ケイ素と水素の化合物）およびボラン（ホウ素と水素の化合物）によく示されています。 炭素と水素の化合物は、メタンCH 4分子で始まります。 これと同様に、シリコンと水素の化合物はシラン、SiH 4で始まります。 興味深いことに、ホウ素と水素の化合物は、ボラン、BH 3-急速に二量化してB 2 H 6を形成する気体状態でのみ知られている化合物とは異なって始まります。
構造異性体を形成する能力により、ほぼ無限の範囲の特性を持つ可能性のある化合物の数が大幅に増加します。 炭素の場合、構造異性体は生命の化合物を可能にします。 シリコンとホウ素の場合、多種多様な化合物が科学および製造業界に大量の試薬を提供します。 シラン誘導体の1つの用途は、チタンインプラント構造に生物学的に無害な材料を付着させるコーティングです。 ボランに関しては、特殊な有機合成、エキゾチックな燃料電池、さらにはロケット燃料にも使用できます。