Sisu
Isomeerid koosnevad identsete valemitega, kuid erineva struktuuri või ruumilise paigutusega. Need esinevad looduses, kuid tekitavad erilist huvi orgaanilise keemia - süsinikuühendite uurimise - vastu majanduslikult oluliste orgaaniliste molekulide paljususe tõttu. Teadlased on püüdnud matemaatiliselt tuletada orgaaniliste sirgeahelaliste molekulide isomeeride arvu, mida nimetatakse alkaanideks, kuid pole leidnud lihtsat seost isomeeride arvu ja süsiniku hulga vahel. Kuid head tulemused on arvutiprogrammidel, mis lagundavad alkaanistruktuurid fragmentideks, millega on lihtsam töötada.
Isomeeride tüübid
Need kaks isomeeri tüüpi on struktuursed ja optilised. Struktuurilistel isomeeridel on erinev aatomite paigutus või väikesed aatomikobarad, mida nimetatakse funktsionaalseteks rühmadeks. Need isomeerid tulenevad molekulide tagajärgede erinevustest ja funktsionaalsete rühmade paigutusest. Optilised isomeerid ehk stereoisomeerid on struktuurilt identsed, kuid erinevad aatomite ja funktsionaalsete rühmade ruumilise geomeetrilise asukoha poolest. Optiliste isomeeride näited hõlmavad peegelpilte ja vastassuunas pöörlevaid molekule.
Tutvuge alkaanidega
Alkaanid on süsiniku (C) ja vesiniku (H) aatomite ahelad, mis on paigutatud nii, et iga n süsiniku aatomi kohta on 2n + 2 vesinikku. Need pärinevad peamiselt maagaasist ja toornaftast. Alkaanides sisalduv süsinik moodustab ahelad, milles iga süsinik on C-C või C-H sidemega seotud nelja muu aatomiga. Lineaarsed või atsüklilised alkaanid ei moodusta tsükleid. Lihtsaim alkaan on metaan, CH4. Need, millel on neli või enam süsinikuaatomit, võivad moodustada struktuurseid isomeere ja seitsme või enama süsinikuaatomiga isomeerid. Mõned isomeerid on "steeriliselt ebasoodsad", mis tähendab, et nende moodustumine on ebatõenäoline, kuna nad vajavad stabiilseks püsimiseks palju energiat.
Isomeeride loendamine
Cambridge'i ülikoolist pärit Robert Paton ja Jonathan Goodman pakuvad tasuta rakendust IsoCount, mis arvutab mis tahes atsüklilise alkaani struktuuri- ja optiliste isomeeride arvu. Sisestate lihtsalt süsivesikute arvu alkaanis ja programm leiab struktuursete ja optiliste isomeeride arvu, öeldes, kui palju on steeriliselt ebasoodsaid. Programm kasutab isomeeride hulga tuletamiseks algaani, mis interaktiivselt uurib alkaani osa. Näiteks kui sisestate seitse, teatab programm, et C7H16 alkaanil on üheksa struktuurilist ja kaks optilist isomeeri.
Ebastabiilsed alkaanid
Alkaanid, milles on 16 ja 17 süsinikuaatomit, ei ole stabiilsed ühendid ja toatemperatuuril eralduvad kiiresti. C17 ei eksisteeri ja C16 saab kiiresti moodustada ainult väga madalatel temperatuuridel. Mõned kõrgema ahelaga alkaanid on samuti ebastabiilsed. IsoCount programm peab oma tulemustest teatamisel süsinikufragmente ebastabiilseks. Isomeeride arv kasvab kiiresti koos süsinike arvuga. IsoCount'i autorite hinnangul ületaksid 167-süsinik-alkaanisomeerid universumi osakeste arvu.