Что такое изомеры?

Изомеры - это химические соединения, которые имеют одинаковые молекулярные формулы - это означает, что они состоят из одного и того же числа атомов одного типа - но имеют различную структуру или расположение в пространстве. Например, пентан представляет собой органическое соединение, состоящее из пяти атомов углерода и 12 атомов водорода. Два изомера пентана включают неразветвленный пентан, в котором атомы углерода расположены в линейной цепи, и изопентан или метилбутан, в котором четыре атома углерода расположены в линейной цепи, в то время как пятый ответвляется от одного из внутренних атомов углерода. Оба имеют одинаковые молекулярные формулы, но фактическое расположение их атомов различно. Изомеры важны, потому что соединения с различной структурой, даже если они содержат одни и те же атомы, могут иметь радикально разные химические свойства.

Соединения с одинаковыми молекулярными формулами могут отличаться структурно по двум причинам. Во-первых, структурные изомеры отличаются фактическим структурным расположением атомов. Функциональные группы, из которых состоят соединения, объединяются по-разному и по-разному. Стереоизомеры, с другой стороны, расположены одинаково с точки зрения положения функциональных групп, но различаются по их относительному положению в пространстве. Например, две молекулы могут иметь одинаковые атомы и одинаковую структуру, но также могут быть непересекающимися зеркальными изображениями друг друга и, следовательно, быть изомерами.

Изомеры очень важны, потому что разные соединения, даже если они имеют одинаковые молекулярные формулы, могут иметь разные химические свойства. Это даже верно для стереоизомеров, которые внешне почти идентичны. Одно соединение может, например, быть важным активным ингредиентом в лекарственном средстве, тогда как его непересекающийся изомер зеркального изображения может быть совершенно неэффективным или даже вредным. Соединения с различными механизмами часто по-разному реагируют с другими атомами и соединениями. Они могут различаться в зависимости от того, с какими химическими веществами они реагируют или с какой скоростью они реагируют с различными химическими веществами.

Многие химические реакции дают смесь различных изомеров - это особенно верно в отношении стереоизомеров - поэтому химики часто должны использовать различные методы для выделения конкретного изомера, в котором они заинтересованы. Многие разные методы, основанные на различных химических свойствах, могут быть использованы для разделения изомеров. Некоторые соединения с одинаковыми молекулярными формулами могут, например, кипеть при разных температурах, поэтому для их разделения можно использовать дистилляцию. Другие реагируют с различными соединениями, поэтому химические реакции можно использовать для удаления одного изомера, оставляя интересующее соединение без изменений.