Sisu
Isomeerid koosnevad identsetest valemitest, kuid erinevad struktuurid või ruumilised paigutused. Need esinevad looduses, kuid tekitavad erilist huvi orgaanilise keemia vastu - süsinikuühendite uurimine - majanduslikult oluliste orgaaniliste molekulide suure hulga tõttu. Teadlased on püüdnud matemaatiliselt tuletada orgaaniliste lineaarse ahela molekulide isomeeride arvu, mida nimetatakse alkaanideks, kuid ei leidnud lihtsat seost isomeeride arvu ja süsiniku koguse vahel. Kuid arvutusprogrammid, mis lagunevad alkaani struktuurid fragmentideks, on lihtsam töötada heade tulemustega.
Isomeeride tüübid
Kaks isomeeritüüpi on struktuursed ja optilised. Struktuurilistel isomeeridel on erinevad aatomite või väikeste aatomite rühmade paigutused, mida nimetatakse funktsionaalseteks rühmadeks. Need isomeerid tulenevad molekulide erinevuste erinevustest ja sellest, kuidas funktsionaalsed rühmad on paigutatud. Optilised isomeerid või stereoisomeerid on struktuuriliselt identsed, kuid erinevad aatomite ja funktsionaalsete rühmade ruumilise geomeetrilise asukoha poolest. Optiliste isomeeride näideteks on peegelpildid ja molekulid, mis pöörlevad vastassuunas.
Meet alkaanid
Alkaanid on süsinikuaatomite (C) ja vesiniku (H) ahelad, mis on paigutatud nii, et iga n süsinikuaatomi puhul on 2n + 2 vesinikku. Need pärinevad peamiselt maagaasist ja toornaftast. Alkaanites olev süsinik moodustab ahelaid, milles iga süsinik seob nelja teise aatomiga C-C või C-H sidemed. Lineaarsed või atsüklilised alkaanid ei moodusta rõngaid. Kõige lihtsam alkaan on metaan, CH4. Neli või enama süsinikuaatomiga isikud võivad moodustada struktuurseid isomeere ja need, millel on seitse või rohkem süsinikku, võivad moodustada ka optilisi isomeere. Mõned isomeerid on "steeriliselt ebasoodsad", mis tähendab, et nende moodustumine on ebatõenäoline, sest nad vajavad stabiilseks püsimiseks palju energiat.
Isomeeride loendamine
Robert Paton ja Cambridge'i ülikooli Jonathan Goodman pakuvad tasuta rakendust, nimega IsoCount, mis arvutab mis tahes atsüklilise alkaani struktuuriliste ja optiliste isomeeride arvu. Lihtsalt kirjutage alkaanikarbonaatide arv ja programm avastab struktuuriliste ja optiliste isomeeride arvu, öeldes, mitu neist on steeriliselt ebasoodsad. Programm kasutab algoritmi, mis interaktiivselt uurib alkaani osa, et tuletada isomeeride kogus. Näiteks kui sisestate seitse, teatab programm, et C7H16-alkaanil on üheksa struktuuri- ja kahte optilist isomeeri.
Ebastabiilsed alkanad
16 ja 17 süsinikuaatomiga alkaanid ei ole stabiilsed ühendid ja nad lagunevad kiiresti toatemperatuuril. C17 ei eksisteeri ja C16 võib moodustada kiiresti väga madalatel temperatuuridel. Mõnede suuremate ahelate alkaanid on samuti ebastabiilsed. IsoCount programm leiab, et süsiniku fragmendid on tulemuste teatamisel ebastabiilsed. Isomeeride arv kasvab kiiresti süsinikuaatomite arvuga. IsoCount'i autorid hindavad, et 167-süsiniku alkaani isomeerid ületavad universumis olevate osakeste arvu.