İzomerler, aynı moleküler formüllere sahip kimyasal bileşiklerdir - yani aynı sayıda atomdan aynı sayıdan oluşurlar - fakat uzayda farklı yapılara veya düzenlemelere sahiptirler. Örneğin, pentan, beş karbon atomu ve 12 hidrojen atomundan oluşan organik bir bileşiktir. İki pentan izomeri, karbonların lineer bir zincir halinde düzenlendiği dalsız pentan ve beşinci iç karbon atomlarından birinden ayrılırken, dört karbonun lineer bir zincir halinde düzenlendiği izopentan veya metilbütanı içerir. Bunların her ikisi de aynı moleküler formüle sahiptir, ancak atomlarının gerçek düzenlemeleri farklıdır. İzomerler önemlidir, çünkü aynı yapıya sahip olsalar bile farklı yapıdaki bileşikler çok farklı kimyasal özelliklere sahip olabilirler.
Aynı moleküler formüllere sahip bileşikler, yapısal olarak iki şekilde farklılık gösterebilir. İlk olarak, yapısal izomerler, atomların gerçek yapısal düzenlemelerinde farklılık gösterir. Bileşikleri oluşturan fonksiyonel gruplar, farklı şekillerde ve farklı düzenlemelerde birleştirilir. Stereoizomerler ise fonksiyonel grupların pozisyonları açısından aynı şekilde düzenlenirler, fakat uzayda göreceli pozisyonlarında farklıdırlar. Örneğin iki molekül aynı atomlara ve aynı yapıya sahip olabilir, ancak birbirlerinin üst üste binmeyen ayna görüntüleri olabilir ve bu nedenle izomerler olabilir.
İzomerler çok önemlidir çünkü farklı bileşikler, aynı moleküler formüllere sahip olsalar bile farklı kimyasal özelliklere sahip olabilirler. Bu, yüzeysel olarak neredeyse aynı olan stereoizomerler için de geçerlidir. Bir bileşik, örneğin, bir ilaçta önemli bir aktif bileşen olabilirken, üst üste binmeyen ayna görüntüsü izomeri tamamen etkisiz veya hatta zararlı olabilir. Farklı düzenlemelere sahip bileşikler, genellikle diğer atomlarla ve bileşiklerle çok farklı şekillerde reaksiyona girerler. Hangi kimyasallarla reaksiyona girdikleri veya çeşitli kimyasallarla reaksiyona girme hızları bakımından farklılık gösterebilirler.
Birçok kimyasal reaksiyon farklı izomerlerin bir karışımını üretir - bu özellikle stereoizomerler için geçerlidir - bu yüzden kimyacılar ilgilendikleri belirli izomerleri izole etmek için çeşitli yöntemler kullanmalıdırlar. İzomerleri ayırmak için çeşitli kimyasal özelliklere dayanan birçok farklı yöntem kullanılabilir. Aynı moleküler formüllere sahip bazı bileşikler, örneğin, farklı sıcaklıklarda kaynar, bu yüzden onları ayırmak için damıtma kullanılabilir. Diğerleri farklı bileşiklerle reaksiyona girerler, bu nedenle ilgilenilen bileşiği değiştirmeden bırakarak bir izomerin çıkarılması için kimyasal reaksiyonlar kullanılabilir.
