ایزومرها در مقابل رزونانس | ساختارهای تشدید در مقابل ایزومرها | ایزومرهای اساسی، استریو ایزومرها، انانتیومرها، دیاسترومرها
یک مولکول یا یون با فرمول مولکولی یکسان می تواند بسته به ترتیب پیوندها، تفاوت های توزیع بار، نحوه آرایش آنها در فضا و غیره به روش های مختلفی وجود داشته باشد.
ایزومر
ایزومرها ترکیبات مختلفی با فرمول مولکولی یکسان هستند. انواع مختلفی از ایزومرها وجود دارد. ایزومرها را می توان به طور عمده به دو گروه ایزومرهای اساسی و استریوایزومرها تقسیم کرد. ایزومرهای اساسی ایزومرهایی هستند که در آنها اتصال اتم ها در مولکول ها متفاوت است.بوتان ساده ترین آلکانی است که ایزومری اساسی را نشان می دهد. بوتان دارای دو ایزومر اصلی است، خود بوتان و ایزوبوتن.
CH3CH2CH2CH3
Butane Isobutane/ 2-methylpropane
در استریوایزومرها، اتم‌ها بر خلاف ایزومرهای اصلی، در یک دنباله به هم متصل هستند. استریو ایزومرها فقط در آرایش اتمهایشان در فضا با هم تفاوت دارند. استریو ایزومرها می توانند دو نوع باشند، انانتیومرها و دیاسترئومرها. دیاسترئومرها استریوایزومرهایی هستند که مولکول‌های آن تصاویر آینه‌ای از یکدیگر نیستند. ایزومرهای سیس ترانس 1، 2-دی کلرواتن دیاسترئومرها هستند. انانتیومرها استریو ایزومرهایی هستند که مولکول‌های آنها تصاویر آینه‌ای غیرقابل استفاده از یکدیگر هستند. انانتیومرها فقط با مولکول های کایرال رخ می دهند. یک مولکول کایرال به عنوان یک مولکول که با تصویر آینه ای خود یکسان نیست تعریف می شود.بنابراین، مولکول کایرال و تصویر آینه ای آن انانتیومرهای یکدیگر هستند. به عنوان مثال، مولکول 2-بوتانول کایرال است و آن و تصاویر آینه ای آن انانتیومر هستند.
رزونانس
هنگام نوشتن ساختارهای لوئیس، فقط الکترون های ظرفیت را نشان می دهیم. با داشتن اشتراک یا انتقال الکترون اتم‌ها، سعی می‌کنیم به هر اتم پیکربندی الکترونیکی گاز نجیب بدهیم. با این حال، در این تلاش، ممکن است یک مکان مصنوعی بر روی الکترون ها تحمیل کنیم. در نتیجه، بیش از یک ساختار معادل لوئیس را می توان برای بسیاری از مولکول ها و یون ها نوشت. ساختارهایی که با تغییر موقعیت الکترون ها نوشته می شوند به عنوان ساختارهای تشدید شناخته می شوند. اینها ساختارهایی هستند که فقط در تئوری وجود دارند. ساختار تشدید دو واقعیت را در مورد ساختارهای تشدید بیان می کند.
- هیچ یک از ساختارهای تشدید نمایش صحیح مولکول واقعی نخواهد بود. هیچ کدام کاملاً شبیه خواص شیمیایی و فیزیکی مولکول واقعی نخواهد بود.
- مولکول یا یون واقعی به بهترین وجه با ترکیبی از تمام ساختارهای تشدید نشان داده می شود.
ساختارهای تشدید با فلش ↔ نشان داده شده اند. ساختارهای تشدید یون کربنات در زیر آمده است (CO32-).
مطالعات اشعه ایکسنشان داده است که مولکول واقعی در بین این رزونانس ها قرار دارد. طبق مطالعات انجام شده، تمام پیوندهای کربن و اکسیژن در یون کربنات دارای طول مساوی هستند. با این حال، با توجه به ساختارهای فوق، می‌توانیم ببینیم که یکی پیوند دوگانه و دو پیوند منفرد است. بنابراین، اگر این ساختارهای تشدید به طور جداگانه رخ دهند، در حالت ایده آل باید طول پیوندهای متفاوتی در یون وجود داشته باشد. طول پیوند یکسان نشان می دهد که هیچ یک از این ساختارها واقعاً در طبیعت وجود ندارند، بلکه ترکیبی از آن وجود دارد.
تفاوت بین ایزومرها و رزونانس چیست؟
• در ایزومرها، آرایش اتمی یا آرایش فضایی مولکول ممکن است متفاوت باشد. اما در ساختارهای رزونانسی این عوامل تغییر نمی کنند. در عوض، آنها فقط در موقعیت یک الکترون تغییر دارند.
• ایزومرها به طور طبیعی وجود دارند، اما ساختارهای تشدید در واقعیت وجود ندارند. آنها ساختارهای فرضی هستند که فقط به نظریه محدود می شوند.
