Установите, какие вещества являются изомерами (2 видео)

Изомерия — это явление, при котором два или более вещества имеют одинаковый химический состав, но различаются в структуре молекулы. Они обладают различными физическими и химическими свойствами, поскольку разная атомная или молекулярная структура внутри каждого изомера создает различные межатомные и межмолекулярные взаимодействия.

Изомеры могут отличаться молекулярной формулой, пространственным расположением атомов (конфигурацией) или способом связывания атомов (структурой). Существует несколько типов изомерии, включая структурную изомерию, пространственную изомерию и оптическую изомерию.

Структурная изомерия — самая общая форма изомерии, которая возникает, когда атомы упорядочены по-разному в молекуле. Одним из примеров структурной изомерии является изомерия цепи, когда атомы упорядочены по-разному на протяжении углеродной цепи.

Пространственная изомерия возникает, когда атомы имеют одинаковую последовательность связей, но отличаются по пространственному расположению. Это может быть вызвано вращением атомов вокруг одной или нескольких связей. Одним из примеров пространственной изомерии является ковалентная ионизация, где атомы могут поворачиваться вокруг центрального атома, принимая различные пространственные формы.

Оптическая изомерия возникает, когда молекула обладает способностью изогнуть плоскость поляризованного света. Это связано с асимметрией в молекулярной структуре и наличием хирального центра. Одним из примеров оптической изомерии является изомерия D- и L- форм аминокислот, которые отличаются конфигурацией аминогруппы.

Содержание

Типы и свойства изомеров
Структурные изомеры
Изомеры цепи:
Изомеры места
Изомеры функциональной группы
Геометрические изомеры:
Сис-транс изомерия
🎥 Видео

Видео:Изомеры, гомологи, органическая химияСкачать

Типы и свойства изомеров

Существует несколько типов изомерии: структурная (или конституционная), геометрическая и оптическая изомерия.

Структурная изомерия обусловлена разным расположением атомов в молекуле. К таким изомерам относятся изомеры цепи, места и функциональной группы.

Изомеры цепи отличаются между собой длиной и ветвлением углеродной цепи. Они обладают разными свойствами и могут иметь разную биологическую активность. Примерами изомеров цепи могут служить нормалканы и изоалканы.

Изомеры места отличаются расположением функциональной группы или других атомов на углеродной цепи. Примерами изомеров места являются галоэтаны и галоизомерты.

Изомеры функциональной группы отличаются видом функциональной группы в молекуле. К таким изомерам относятся, например, альдегиды и кетоны.

Геометрическая изомерия возникает при невозможности свободного вращения вокруг двойной связи. Изомеры этого типа могут иметь разные положения заместителей относительно двойной связи. Примером геометрической изомерии являются цис-транс изомеры.

Также существует оптическая изомерия, которая возникает в случае существования асимметричного атома в молекуле. Оптические изомеры называются энантиомерами и обладают особыми свойствами взаимодействия со светом.

Таким образом, изомерия является важным понятием в химии и играет значительную роль в определении свойств вещества. Понимание различных типов и свойств изомеров позволяет более глубоко изучать состав и структуру химических соединений.

Видео:Видео №3. Как составить изомерыСкачать

Структурные изомеры

Структурные изомеры могут быть представлены следующими типами:

Изомеры цепи — различия в последовательности ветвлений или расположении атомов в углеводородной цепи. Например, изомеры пентана и изо-пентана.
Изомеры места — различия в расположении или замещении функциональных групп или атомов в молекуле. Например, метанол и этанол.
Изомеры функциональной группы — различия в наличии различных функциональных групп в молекуле. Например, эфир и алкен.

Структурные изомеры имеют различные физические и химические свойства, так как их структуры влияют на взаимодействие с другими веществами. Сильно отличающиеся свойства структурных изомеров могут быть использованы в различных областях, включая фармацевтическую и химическую промышленность.

Изомеры цепи:

Различия в последовательности углеродных атомов могут приводить к значительным изменениям в физико-химических свойствах молекулы. Например, изомеры цепи влияют на плотность, температуру плавления и кипения, растворимость и другие параметры вещества.

Примером изомеров цепи может служить бутан и изобутан. Оба соединения состоят из четырех атомов углерода и имеют молекулярную формулу C₄H₁₀. Однако в бутане четыре атома углерода расположены в одной линии, а в изобутане один из атомов углерода является ветвью, что приводит к ветвистой структуре.

Важно отметить, что изомеры цепи могут обладать различными физиологическими и токсическими свойствами. Например, изомеры цепи в органических соединениях могут различаться в биологической активности и влиянии на организм.

Таким образом, изомеры цепи представляют собой различные структурные формы молекулы, которые отличаются последовательностью углеродных атомов. Изучение их свойств и взаимодействий позволяет лучше понять структуру и химические свойства органических соединений.

Изомеры места

Внутри молекулы каждый атом имеет определенную позицию, которая может быть занята различными замещающими группами. Изомеры места отличаются тем, что эти замещающие группы находятся в разных позициях.

Примером изомерии места являются изомеры алканов. Алканы состоят из одной цепи углеродных атомов, и каждый атом в этой цепи может быть замещен водородом. Если замещение происходит в различных позициях, то получаются изомеры места.

Изомеры места обладают различными физическими и химическими свойствами. Например, они могут иметь различные точки кипения и плотности, а также проявлять различную активность при реакциях с другими веществами.

Изомерия места широко встречается в органической химии, где замещение группы в разных позициях может существенно влиять на свойства и реактивность молекулы.

Изомеры функциональной группы

Примеры изомеров функциональной группы включают альдегиды и кетоны, которые отличаются в расположении карбонильной группы (C=O). Альдегид содержит карбонильную группу в конце углеводородной цепи, тогда как кетон содержит карбонильную группу в середине углеводородной цепи.

Другим примером изомерии функциональной группы является изомерия аминов. Амины — это органические соединения, содержащие азотную функциональную группу (NH2). Амины могут быть разделены на два класса: примарные амины, в которых азотная группа связана с одним углеродным атомом; и вторичные амины, в которых азотная группа связана с двумя углеродными атомами. Таким образом, примарные и вторичные амины являются изомерами функциональной группы.

Изомерия функциональной группы также может быть обнаружена в эстерах и амидах. Эстеры — это органические соединения, образованные реакцией кислоты и спирта, в которых функциональная группа гидроксильного радикала (OH) замещена ацильной группой (RCO). Амиды — это соединения, содержащие азотную группу (NH2) или ее производные, связанные с углеродными атомами. Оба класса соединений могут иметь изомеры функциональной группы.

Видео:Гомологи и изомерыСкачать

Геометрические изомеры:

Существуют два основных типа геометрических изомеров:

Цис-транс изомерия. В цис-форме заместители расположены на одной стороне от двойной связи, а в транс-форме – на разных сторонах. Эта форма изомерии возникает только в случае, если в молекуле присутствует двойная связь.
Зеркальная изомерия. Данный тип изомерии возникает в молекулах, которые содержат центр симметрии или плоскость симметрии. Примерами зеркальной изомерии могут служить комплексы металлоорганических соединений.

Геометрические изомеры обладают разными физическими и химическими свойствами, что может приводить к различным эффектам на биологическую активность соединений. Поэтому изучение геометрической изомерии имеет большое значение в органической химии и фармакологии.

Сис-транс изомерия

Существуют два типа сис-транс изомерии: сис-изомеры и транс-изомеры. Сис-изомеры характеризуются тем, что атомы или группы атомов одинакового рода находятся на одной стороне двойной связи. Транс-изомеры, напротив, имеют атомы или группы атомов одного рода на разных сторонах двойной связи.

Сис-транс изомерия является особенно важной в органической химии, так как различные изомеры могут иметь различные свойства и активности. Это может быть связано с различной стерической доступностью различных функциональных групп, различным взаимодействием с реагентами или разными требованиями к пространственной ориентации в молекуле.

Сис-транс изомерия может быть использована в синтезе новых соединений с желаемыми свойствами или в изучении пространственной конформации молекулы. Это также позволяет понять различие в физико-химических свойствах и реакционной способности различных изомеров.

Примером сис-транс изомерии может служить изомерия структуры бут-2-ен. В сис-изомере (Z-изомере) два метильных радикала объединены на одной стороне двойной связи, а в транс-изомере (E-изомере) находятся на разных сторонах двойной связи.

Таким образом, сис-транс изомерия является важным феноменом в химии, который позволяет изучить различные варианты пространственной ориентации молекулы и их влияние на свойства и взаимодействия соединений.