Постараємося з'ясувати, як скласти ізомери органічних речовин. Для прикладу візьмемо вуглеводні граничного і непредельного ряду.
визначення
Спочатку з'ясуємо, що являє собою явище ізомерії. Залежно від того, яка кількість вуглецевих атомів знаходиться в молекулі, можливе утворення сполук, що відрізняються за будовою, фізичними і хімічними властивостями. Ізомерія - це явище, яке пояснює різноманіття органічних речовин.
Ізомерія насичених вуглеводнів
Як скласти ізомери, назвати представників даного класу органічних сполук? Для того щоб впоратися з поставленим завданням, для початку виділимо відмінні характеристики даного класу речовин. Граничні вуглеводні мають загальну формулу СпН2п + 2, в їх молекулах присутні тільки прості (одинарні) зв'язку. Ізомерія для представників ряду метану передбачає існування різних органічних речовин, які мають однаковий якісним і кількісним складом, але відрізняються послідовністю розташування атомів.
При наявності в складі граничних вуглеводнів від чотирьох і більше атомів вуглецю для представників даного класу спостерігається ізомерія вуглецевого скелета. Наприклад, можна скласти формулу речовин ізомерів складу С5Н12 у вигляді нормального пентану, 2-метилбутан, 2,2-діметілпропана.
послідовність
Структурні ізомери, характерні для алканів, складають, використовуючи певний алгоритм дій. Для того щоб зрозуміти, як скласти ізомери насичених вуглеводнів, зупинимося на цьому питанні докладніше. Спочатку розглядається пряма вуглецева ланцюжок, яка не має додаткових розгалужень. Наприклад, при наявності в молекулі шести вуглецевих атомів, можна скласти формулу гексана. Оскільки у алканів всі зв'язки одинарні, для них можна записати тільки структурні ізомери.
структурні ізомери
Щоб скласти формули можливих ізомерів, вуглецевий скелет коротшає на один атом С, він перетворюється в активну частку - радикал. Метильная група може розташовуватися у всіх атомів в ланцюжку, виключаючи крайні атоми, утворюючи при цьому різні органічні похідні алканів.
Наприклад, можна скласти формулу 2-метилпентан, 3-метилпентан. Потім кількість атомів вуглецю в основний (головною) ланцюга зменшується ще на один, в результаті з'являється дві активні метильние групи. Їх можна розташовувати при одному або сусідніх вуглецевих атомах, отримуючи різні ізомерні сполуки.
Наприклад, можна скласти формули двох ізомерів: 2,2-діметілбутана, 2,3-діметілбутана, що відрізняються за фізичними характеристиками. При подальшому укорочуванні основного вуглецевого скелета можна отримати і інші структурні ізомери. Отже, для вуглеводнів граничного ряду явище ізомерії пояснюється наявністю в їх молекулах одинарних (простих) зв'язків.
Особливості ізомерії алкенів
Для того щоб зрозуміти, як скласти ізомери, необхідно відзначити специфічні особливості даного класу органічних речовин. Ми маємо спільну формулу СпН2п. У молекулах даних речовин, крім одинарного зв'язку, присутній і подвійний зв'язок, яка впливає на кількість ізомерних сполук. Крім структурної ізомерії, характерною для алканів, для даного класу можна також виділити изомерию положення кратному зв'язку, міжкласовий изомерию.
Наприклад, для вуглеводню складу С4Н8 можна скласти формули двох речовин, які будуть відрізнятися по розташуванню подвійного зв'язку: бутена-1 і бутена-2.
Щоб зрозуміти, як скласти ізомери із загальною формулою С4Н8, потрібно мати уявлення про те, що, крім алкенів, таку ж загальну формулу мають і циклічні вуглеводні. Як ізомерів, що належать до циклічних сполук, можна уявити циклобутану, а також метілціклопропан.
Крім того, у ненасичених сполук ряду етилену можна записати формули геометричних ізомерів: цис і транс форм. Для вуглеводнів, які мають подвійну зв'язок між вуглецевими атомами, характерно кілька видів ізомерії: структурна, межклассовая, геометрична.
У з'єднань, які належать до даного класу вуглеводнів, загальна формула - СпН2п-2. Серед відмінних характеристик цього класу можна згадати наявність потрійний зв'язку в молекулі. Одна з них є простою, утвореної гібридними хмарами. Дві зв'язку утворюються при перекривання негібридних хмар, вони визначають особливості ізомерії даного класу.
Наприклад, для вуглеводню складу С5Н8 можна скласти формули речовин, що мають неразветвленную вуглецеву ланцюжок. Оскільки в вихідному з'єднанні є кратна зв'язок, вона може розташовуватися по-різному, утворюючи пентін-1, пентін-2. Наприклад, можна записати розгорнуту і скорочену формулу сполуки з заданим якісним і кількісним складом, в якому вуглецева ланцюжок буде скорочена на один атом, який буде представлений в з'єднанні в вигляді радикала. Крім того, для алкинов існують і міжкласові ізомери, в якості яких виступають дієнових вуглеводні.
Для вуглеводнів, які мають потрійну зв'язок, можна скласти ізомери вуглецевого скелета, написати формули диенов, а також розглянути з'єднання з різним розташуванням кратного зв'язку.
висновок
При складанні структурних формул органічних речовин можна по-різному розташовувати атоми кисню, вуглецю, отримуючи речовини, звані изомерами. Залежно від специфіки класу органічних сполук кількість ізомерів може бути різним. Наприклад, для вуглеводнів граничного ряду, до яких відносяться з'єднання ряду метану, характерна тільки структурна ізомерія.
Для гомологів етилену, які характеризуються наявністю кратної (подвійний) зв'язку, крім структурних ізомерів, також можна розглянути изомерию положення кратному зв'язку. Крім того, таку ж загальну формулу мають і інші сполуки, які відносяться до класу циклоалканов, тобто можлива межклассовая ізомерія.
Для кисневмісних речовин, наприклад, для карбонових кислот, також можна записати формули оптичних ізомерів.
вулиця Кіевян, 16 0016 Вірменія, Єреван +374 11 233 255