Vad är strukturella isomerer?
Strukturella isomerer är föreningar med samma kemiska formel som har olika strukturer och egenskaper baserat på hur deras beståndsatomer ordnas. Till exempel finns det två strukturella isomerer med samma kemiska formel C4H10, nämligen normal butan CH3CH2CH2CH3 och metylpropan (CH3) 2 CHCH2CH3. Det är intressant att notera att normal butan kokar vid -0,5 grader Celsius, medan metylpropan kokar på +28 grader Celsius. När antalet atomer växer ökar antalet isomerer. Det finns tre strukturella isomerer med den kemiska formeln C5H12, fem med formeln C6H14 och nio med formeln C7H16.
Strukturella isomerer av kol begränsas inte bara till kol och väte, även om de är de mest kända fallen av strukturell isomer. I hushållsmedicinskåpet kan man hitta C 3 H 8 O, eller isopropylalkohol, ibland identifierat som "gnugga alkohol." Dess strukturella formel är CH3CH (OH) CH3. Dessutom finns det n-propylalkohol, CH3CH2CH2 (OH) och till och med metyletyleter, CH3OCH2CH3, även om ingen av dessa två föreningar troligen hittas i hemmet. Det finns också strukturella isomerer av kolföreningar som innehåller andra atomer.
Det som möjliggör ett sådant överflöd av isomera former är förmågan hos atomerna i några få element - framför allt kol - att förena varandra. Detta beror på arten av bindningarna mellan atomerna. Intilliggande kolatomer förenas av kovalenta bindningar, bindningar där deltagande atomer delar elektroner lika, snarare än att överföra dem från en atom till en annan. För att illustrera, i vanligt bordsalt, NaCl, ger den deltagande natriumatom över sin tillgängliga elektron till kloratomen, och de två atomerna dras elektrostatiskt. Ingenting som detta finns mellan de förenade kolatomerna i etan, C2H6.
Kisel och bor har samma förmåga att binda till varandra utan elektronöverföring. De strukturella isomererna av kisel och bor illustreras väl i silanerna - föreningar av kisel och väte - och boraner - föreningar av bor och väte. Föreningar med kol och väte börjar med molekylen metan, CH4. Analogt med detta börjar föreningarna av kisel och väte med silan, SiH4. Intressant nog börjar föreningarna med bor och väte på olika sätt med boran, BH 3 - en förening som är känd endast i gasformigt tillstånd som snabbt dimeriseras för att bilda B2H6.
Förmågan att bilda strukturella isomerer ökar i hög grad antalet möjliga föreningar med ett nästan oändligt antal egenskaper. När det gäller kol möjliggör strukturella isomerer livets föreningar. För kisel och bor ger den stora variationen av föreningar den vetenskapliga och tillverkande världen en mängd reagens. En applicering av silanderivat är i beläggningar som gör det möjligt att fästa biologiskt ofarliga material till titanimplantatstrukturer. När det gäller boraner kan de användas i specialiserade organiska synteser, i exotiska bränsleceller och till och med för raketbränsle.