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Das Wort isomer kommt von den griechischen Wörtern iso und bedeutet "gleich" und meros und bedeutet "teil" oder "teilen". Die Teile eines Isomers sind die Atome innerhalb der Verbindung. Die Auflistung aller Arten und Anzahlen von Atomen in einer Verbindung ergibt die Summenformel. Wenn Sie zeigen, wie sich die Atome innerhalb einer Verbindung verbinden, erhalten Sie die Strukturformel. Chemiker nannten Verbindungen, die aus der gleichen Molekularformel, aber unterschiedlichen Strukturformelisomeren bestehen. Beim Zeichnen eines Isomers einer Verbindung werden die Stellen neu angeordnet, an denen Atome in einer Struktur gebunden sind. Es ähnelt dem Stapeln von Bausteinen in unterschiedlichen Anordnungen nach folgenden Regeln.
Identifizieren und zählen Sie alle Atome, die in den Isomeren gezeichnet werden sollen. Dies ergibt eine Summenformel. Alle gezeichneten Isomere enthalten die gleiche Anzahl von Atomen jedes Typs, die in der ursprünglichen Molekülformel der Verbindung gefunden wurden. Ein übliches Beispiel für eine Molekülformel ist C4H10, was bedeutet, dass die Verbindung vier Kohlenstoffatome und 10 Wasserstoffatome enthält.
Beziehen Sie sich auf ein Periodensystem von Elementen, um zu bestimmen, wie viele Bindungen ein Atom eines Elements eingehen kann. Im Allgemeinen kann jede Spalte eine bestimmte Anzahl von Bindungen eingehen. Elemente in der ersten Spalte wie H können eine Bindung eingehen. Elemente in der zweiten Spalte können zwei Bindungen eingehen. Spalte 13 kann drei Bindungen eingehen. Spalte 14 kann vier Bindungen eingehen. Spalte 15 kann drei Bindungen eingehen. Spalte 16 kann zwei Bindungen eingehen. Spalte 17 kann eine Bindung eingehen.
Beachten Sie, wie viele Bindungen jeder Atomtyp in der Verbindung eingehen kann. Jedes Atom in einem Isomer muss die gleiche Anzahl von Bindungen eingehen, die es in einem anderen Isomer eingegangen ist. Bei C4H10 befindet sich Kohlenstoff beispielsweise in der 14. Spalte, sodass vier Bindungen hergestellt werden und Wasserstoff in der ersten Spalte, sodass eine Bindung hergestellt wird.
Nehmen Sie das Element, das mehr Bindungen erfordert, und zeichnen Sie eine gleichmäßig verteilte Reihe dieser Atome. Im Beispiel C4H10 ist der Kohlenstoff das Element, das mehr Bindungen erfordert, sodass in der Zeile der Buchstabe C nur viermal wiederholt wird.
Verbinden Sie jedes Atom in der Reihe von links nach rechts mit einer einzelnen Linie. Das C4H10-Beispiel hätte eine Zeile, die wie C-C-C-C aussah.
Nummerieren Sie die Atome von links nach rechts. Dadurch wird sichergestellt, dass die richtige Anzahl von Atomen aus der Summenformel verwendet wird. Es hilft auch bei der Identifizierung der Struktur des Isomers. Im C4H10-Beispiel wäre das C auf der linken Seite als 1 gekennzeichnet. Das C direkt rechts davon wäre 2. Das C direkt rechts von 2 wäre als 3 gekennzeichnet und das C am äußersten rechten Ende wäre als 4 gekennzeichnet.
Zähle jede Linie zwischen den gezeichneten Atomen als eine Bindung. Das C4H10-Beispiel hätte 3 Bindungen in der Struktur C-C-C-C.
Bestimmen Sie, ob jedes Atom die maximale Anzahl von Bindungen gemäß den Anmerkungen aus dem Periodensystem der Elemente hergestellt hat. Zählen Sie die Anzahl der Bindungen, die durch Linien dargestellt werden, die jedes der Atome in der Reihe verbinden. Das C4H10-Beispiel verwendet Kohlenstoff, für den vier Bindungen erforderlich sind. Das erste C hat eine Linie, die es mit dem zweiten C verbindet, also hat es eine Bindung. Das erste C hat nicht die maximale Anzahl von Anleihen. Das zweite C hat eine Leitung, die es mit dem ersten C verbindet, und eine Leitung, die es mit dem dritten C verbindet, also hat es zwei Bindungen. Das zweite C hat auch nicht die maximale Anzahl von Bindungen. Die Anzahl der Bindungen muss für jedes Atom gezählt werden, um zu verhindern, dass Sie falsche Isomere zeichnen.
Addieren Sie die Atome des Elements, für das die geringste Anzahl von Bindungen erforderlich ist, zu der zuvor erstellten Reihe verbundener Atome. Jedes Atom muss mit einer Linie, die als eine Bindung zählt, mit einem anderen Atom verbunden werden. Im C4H10-Beispiel ist Wasserstoff das Atom, das die geringste Anzahl von Bindungen benötigt. Jedes C im Beispiel hätte ein H in der Nähe mit einer Linie, die das C und das H verbindet. Diese Atome können über, unter oder neben jedem Atom in der zuvor gezeichneten Kette gezeichnet werden.
Bestimmen Sie erneut, ob jedes Atom die maximale Anzahl von Bindungen gemäß den Anmerkungen aus dem Periodensystem der Elemente hergestellt hat. Im C4H10-Beispiel wäre das erste C mit dem zweiten C und einem H verbunden. Das erste C hätte zwei Leitungen und somit nur zwei Bindungen. Das zweite C wäre mit dem ersten C und dem dritten C und einem H verbunden. Das zweite C hätte drei Linien und damit drei Bindungen. Das zweite C hat nicht die maximale Anzahl von Anleihen. Jedes Atom muss separat untersucht werden, um festzustellen, ob es die maximale Anzahl von Bindungen aufweist. Wasserstoff macht nur eine Bindung, sodass jedes H-Atom, das durch eine Linie mit einem C-Atom verbunden ist, die maximale Anzahl an Bindungen aufweist.
Fügen Sie der zuvor gezogenen Kette weitere Atome hinzu, bis jedes Atom die maximal zulässige Anzahl an Bindungen aufweist. Das C4H10-Beispiel würde das erste C mit drei H-Atomen und das zweite C verbinden. Das zweite C würde mit dem ersten C, dem dritten C und zwei H-Atomen verbinden. Das dritte C würde an das zweite C, das vierte C und zwei H-Atome anschließen. Das vierte C würde mit dem dritten C und drei H-Atomen verbunden sein.
Zählen Sie die Anzahl der einzelnen Atomtypen im gezeichneten Isomer, um festzustellen, ob sie mit der ursprünglichen Molekülformel übereinstimmen. Das C4H10-Beispiel hätte vier C-Atome in einer Reihe und 10 H-Atome, die die Reihe umgeben. Wenn die Zahl in der Summenformel mit der ursprünglichen Zahl übereinstimmt und jedes Atom die maximale Anzahl von Bindungen eingegangen ist, ist das erste Isomer vollständig. Die vier C-Atome in einer Reihe führen dazu, dass dieser Isomertyp als geradkettiges Isomer bezeichnet wird. Eine gerade Kette ist ein Beispiel für eine Form oder Struktur, die ein Isomer annehmen kann.
Beginnen Sie mit dem Zeichnen eines zweiten Isomers an einer neuen Position, indem Sie den Schritten 1-6 folgen. Das zweite Isomer ist ein Beispiel für eine verzweigte Struktur anstelle einer geraden Kette.
Lösche das letzte Atom auf der rechten Seite der Kette. Dieses Atom verbindet sich mit einem anderen Atom als im vorherigen Isomer. Das C4H10-Beispiel hätte drei C-Atome in einer Reihe.
Suchen Sie das zweite Atom in der Reihe und zeichnen Sie das letzte Atom, das die Verbindung herstellt. Dies wird als Verzweigung angesehen, da die Struktur keine gerade Kette mehr bildet. Im C4H10-Beispiel wird das vierte C anstelle des dritten C mit dem zweiten C verbunden.
Bestimmen Sie, ob jedes Atom die maximale Anzahl von Bindungen aufweist, gemäß den Anmerkungen aus dem Periodensystem. Im C4H10-Beispiel wäre das erste C über eine Leitung mit dem zweiten C verbunden, sodass es nur eine Bindung hätte. Das erste C hat nicht die maximale Anzahl von Anleihen. Das zweite C würde mit dem ersten C, dem dritten C und dem vierten C verbunden sein, so dass es drei Bindungen hätte. Das zweite C hätte nicht die maximale Anzahl von Anleihen. Jedes Atom muss separat bestimmt werden, um festzustellen, ob es die maximale Anzahl von Bindungen aufweist.
Addieren Sie die Atome des Elements, für das die geringste Anzahl von Bindungen erforderlich ist, in demselben Verfahren wie in den Schritten 9 bis 11. Im C4H10-Beispiel wäre das erste C mit dem zweiten C- und den drei H-Atomen verbunden. Das zweite C wäre mit dem ersten C, dem dritten C, dem vierten C und einem H-Atom verbunden. Das dritte C würde mit dem zweiten C und drei H-Atomen verbunden sein. Das vierte C würde mit dem zweiten C- und den drei H-Atomen verbunden sein.
Zählen Sie die Anzahl der Atome und Bindungen. Wenn die Verbindung die gleiche Anzahl an Atomen wie die ursprüngliche Molekülformel enthält und jedes Atom die maximale Anzahl an Bindungen eingegangen ist, ist das zweite Isomer vollständig. Das C4H10-Beispiel hätte zwei vollständige Isomere, eine geradkettige und eine verzweigte Struktur.
Wiederholen Sie die Schritte 13 bis 18, um neue Isomere zu erstellen, indem Sie verschiedene Positionen zum Verzweigen von Atomen auswählen. Die Länge der Verzweigungen kann sich auch durch die Anzahl der Atome ändern, die sich in der Verzweigung befinden. Das C4H10-Beispiel enthält nur zwei Isomere und wird daher als vollständig angesehen.