תוֹכֶן
איזומרים מורכבים עם נוסחאות זהות אך מבנים שונים או סידורים מרחביים. הם מתרחשים בטבע אך מעוררים עניין מיוחד בכימיה אורגנית - חקר תרכובות פחמן - בגלל המגוון הרחב של מולקולות אורגניות בעלות חשיבות כלכלית. מדענים ניסו להפיק מתמטית את מספר האיזומרים של מולקולות ישר אורגניות, הנקראות אלקנים, אך לא מצאו קשר פשוט בין מספר האיזומרים לכמות הפחמנים. עם זאת, לתוכנות מחשב המפרקות מבני אלקן לשברים שקל יותר לעבוד איתם יש תוצאות טובות.
סוגי איזומרים
שני סוגי האיזומרים הם מבניים ואופטיים. לאיזומרים מבניים יש סידורים שונים של אטומים או אשכולות קטנים של אטומים, הנקראים קבוצות פונקציונליות. איזומרים אלו נובעים מהבדלים בהשלכות של המולקולות ובאופן המסודר של הקבוצות הפונקציונליות. איזומרים אופטיים, או סטריאו-איזומרים, זהים מבנית אך שונים במיקום הגיאומטרי המרחבי של אטומים וקבוצות פונקציונליות. דוגמאות לאיזומרים אופטיים כוללים תמונות מראה ומולקולות המסתובבות בכיוונים מנוגדים.
פגוש את האלקנים
אלקנים הם שרשראות של אטומי פחמן (C) ומימן (H), המסודרים בצורה כזו שלכל אטומי פחמן יש 2n + 2 מימנים. מקורם בעיקר בגז טבעי ובנפט גולמי. הפחמן שבאלקנים יוצר שרשראות בהן כל פחמן מקושר לארבעה אטומים אחרים על ידי קשרים C-C או C-H. אלקנים ליניאריים או אציקליים אינם יוצרים טבעות. האלקן הפשוט ביותר הוא מתאן, CH4. בעלי ארבעה אטומי פחמן או יותר יכולים ליצור איזומרים מבניים, ואלה עם שבעה פחמנים או יותר יכולים גם ליצור איזומרים אופטיים. ישנם איזומרים "שליליים סטרטית", כלומר היווצרותם אינה סבירה מכיוון שהם זקוקים לאנרגיה רבה כדי להישאר יציבים.
ספירת איזומרים
רוברט פאטון וג'ונתן גודמן מאוניברסיטת קיימברידג 'מציעים יישום חינמי, הנקרא IsoCount, המחשב את מספר האיזומרים המבניים והאופטיים של אלקן א-ציקלי כלשהו. אתה פשוט מזין את מספר הפחמנים באלקן והתוכנית מוצאת את מספר האיזומרים המבניים והאופטיים ואומרת כמה הם שליליים מבחינה סטרטית. התוכנית משתמשת באלגוריתם הבוחן באופן אינטראקטיבי את חלק האלקן כדי להפיק את כמות האיזומרים. לדוגמה, אם אתה מזין שבעה, התוכנית מדווחת כי C7H16 אלקן כולל תשעה איזומרים מבניים ושני איזומרים אופטיים.
אלקנים לא יציבים
אלקנים עם 16 ו -17 פחמנים אינם תרכובות יציבות ומתנתקים במהירות בטמפרטורת החדר. C17 לא קיים ו- C16 יכול להיווצר רק במהירות בטמפרטורות נמוכות מאוד. כמה אלקנים בעלי שרשרת גבוהה יותר אינם יציבים. תוכנית IsoCount רואה שברי פחמן לא יציבים בעת הדיווח על תוצאותיה. מספר האיזומרים גדל במהירות עם מספר הפחמנים. מחברי IsoCount מעריכים כי האיזומרים של אלקן 167 פחמן יעלו על מספר החלקיקים ביקום.