Isômeros são compostos que são idênticos na fórmula, mas diferentes na estrutura ou no arranjo espacial. Eles ocorrem por toda a natureza, mas são de especial interesse na química orgânica - o estudo de compostos de carbono - devido à enorme variedade de moléculas orgânicas economicamente importantes. Os cientistas tentaram derivar matematicamente o número de isômeros de moléculas orgânicas de cadeia linear, chamados alcanos, mas não descobriram relações simples entre a contagem de isômeros e o teor de carbono. No entanto, programas de computador que decompõem estruturas de alcano em fragmentos gerenciáveis fornecem bons resultados.
TL; DR (muito longo; não leu)
É matematicamente impossível calcular o número de isômeros de alcanos , mas os programas de computador usam um algoritmo para resolvê-lo.
Tipos de isômeros
Os dois tipos de isômeros são estruturais e ópticos. Os isômeros estruturais têm diferentes arranjos de átomos ou pequenos grupos de átomos, chamados grupos funcionais. Esses isômeros resultam de diferenças nas ramificações dos arranjos de ramificações das moléculas dos grupos funcionais. Isômeros ópticos, ou estereoisômeros, são estruturalmente idênticos, mas as posições geométricas de seus átomos e grupos funcionais são diferentes. Exemplos de isômeros ópticos incluem imagens no espelho e moléculas que se torcem em direções opostas.
Conheça os alcanos
Os alcanos são cadeias de átomos de carbono (C) e hidrogênio (H). Para cada n átomos de carbono, existem (2n + 2) átomos de hidrogênio. Os alcanos são originários principalmente de gás natural e petróleo bruto. O carbono nos alcanos forma cadeias que ligam o carbono a outros quatro átomos através de ligações C-C ou C-H. Alcanos retos (acíclicos) não formam estruturas em anel. O alcano mais simples é o metano (CH4). Alcanos com quatro ou mais átomos de carbono podem formar isômeros estruturais, e aqueles com sete ou mais carbonos também podem formar isômeros ópticos. Alguns isômeros são "estericamente desfavoráveis", o que significa que é improvável que se formem porque exigem energia extra para permanecerem estáveis.
Contando Isômeros
Robert Paton e Jonathan Goodman, da Universidade de Cambridge, oferecem um aplicativo gratuito, chamado IsoCount, que calcula o número de isômeros estruturais e ópticos para qualquer alcano acíclico. Você simplesmente digita o número de carbonos no alcano e o programa mostra a contagem de isômeros estruturais e ópticos, observando quantos são estereoteticamente desfavoráveis. O programa usa um algoritmo que examina iterativamente uma parte do alcano para derivar o número de isômeros. Por exemplo, se você digitar sete, o programa relata que o alcano C7H16 possui nove isômeros estruturais e dois ópticos.
Alcanos instáveis
Alcanos com 16 ou 17 carbonos não são compostos estáveis e se dissociam rapidamente na sala temperaturas. O C17 não existe e o C16 pode se formar apenas brevemente em temperaturas muito baixas. Alguns alcanos de cadeia mais longa também são instáveis. O programa IsoCount considera fragmentos de carbono instáveis ao relatar seus resultados. A contagem de isômeros cresce rapidamente à medida que o número de carbonos no alcano aumenta. Os autores do IsoCount estimam que os isômeros de um alcano com 167 carbonos superam todas as partículas do universo.
