Vad är geometriska isomerer?
En geometrisk isomer kallas också en cis-trans-isomer och är en typ av stereoisomer som har två tillstånd. Isomerer är molekyler som har samma molekylformel men skiljer sig i deras molekylstruktur. En stereoisomer är en typ av isomer där atomer förekommer i samma ordning, men fortfarande är strukturellt olika. När det gäller geometriska isomerer bildar molekyler antingen en trappform eller en U-form.
Vanligt förekommande i molekyler med kol-kol-dubbelbindningar kan geometriska isomerer förekomma i vilket ämne som helst som har två centrala atomer med en dubbel- eller trippelbindning. Enstaka bindningar, skapade av två atomer som delar en elektron, tillåter molekyler att snurra på sin axel, kallad fri rotation. Fri rotation möjliggör olika strukturella konfigurationer av molekyler även om atomerna är bundna på exakt samma sätt. Molekyler med enstaka bundna centrala atomer som visar olika strukturer kan tyckas geometriska isomerer, men är i själva verket helt enkelt samma molekyl som har vridits i sin bindning.
Dubbelbindningar, skapade av två atomer som delar två elektroner, tillåter inte fri rotation. Eftersom deras rotation är begränsad kan molekyler med dubbelbindningar inte vrida sig för att bilda olika former, så de som verkar ha ett annat strukturellt arrangemang är strukturellt olika molekyler. I geometriska isomerer är en atom - eller oftare en grupp atomer - bunden till var och en av de centrala atomerna. Detta skapar två typer av strukturer.
I den första är gruppen atomer fäst vid den centrala atomen på samma plats för båda atomerna, så att varje sida av molekylen är en spegelbild av den andra. Detta skapar U-formmolekylen eller cis-isomeren. I den andra strukturen är atomgrupperna bundna på motsatta platser på de centrala molekylerna, vilket skapar en trappstruktur.
Till exempel är de enklaste geometriska isomererna but-2-en, isomerer av gasbuten, som finns i olja. Butene, C4H8 har fyra isomerer, varav två är geometriska isomerer. De centrala atomerna i but-2-en är båda kol, förenade av en dubbelbindning. Fäst vid varje kolatom är en väteatom och en molekyl av CH3. I cis-but-2-en är CH3-molekylerna belägna på samma sida av varje kolatom och bildar en U-form. I trans-but-2-en är CH3-molekylerna belägna på motsatta sidor och bildar trappform.
Geometriska isomerer beter sig från varandra. Exempelvis har cis och trans but-2-en olika kok- och smältpunkter. Temperaturen vid vilken cis-isomeren kokar är 39,2 ° F (4 ° C) och dess smälttemperatur är -218 ° F (-139 ° C), medan trans-isomeren kokar vid 33,8 ° F (1 ° C) och smälter vid -155 ° F (-105 ° C).