Đồng phân: Các loại và ví dụ về đồng phân

Đồng phân đề cập đến sự tồn tại của hai hoặc nhiều chất có cùng công thức phân tử, nhưng cấu trúc của chúng là khác nhau trong mỗi hợp chất. Trong các chất này, được gọi là các chất đồng phân, tất cả các nguyên tố được trình bày theo cùng một tỷ lệ, nhưng tạo thành một cấu trúc của các nguyên tử khác nhau trong mỗi phân tử.

Từ đồng phân xuất phát từ tiếng Hy Lạp isomès, có nghĩa là "các phần bằng nhau". Trái ngược với những gì có thể được cho là và mặc dù chúng có chứa các nguyên tử giống nhau, các đồng phân có thể có hoặc không có các đặc điểm tương tự tùy thuộc vào các nhóm chức có trong cấu trúc của chúng.

Hai loại đồng phân chính được biết đến: đồng phân hiến pháp (hoặc cấu trúc) và đồng phân lập thể (hoặc đồng phân không gian). Đồng phân xảy ra cả trong các chất hữu cơ (rượu, ketone, trong số những chất khác) và các chất hữu cơ (hợp chất phối hợp).

Đôi khi chúng xảy ra tự phát; trong những trường hợp này, các đồng phân của phân tử ổn định và hiện diện trong điều kiện tiêu chuẩn (25 ° C, 1 atm), đây là một tiến bộ rất quan trọng trong lĩnh vực hóa học tại thời điểm phát hiện ra nó.

Các loại đồng phân

Như đã nêu ở trên, hai loại đồng phân được trình bày khác nhau bằng cách sắp xếp các nguyên tử của chúng. Các loại đồng phân như sau:

Đồng phân hiến pháp (cấu trúc)

Là những hợp chất có cùng các nguyên tử và nhóm chức nhưng được sắp xếp theo một thứ tự khác nhau; nghĩa là, các liên kết tạo nên cấu trúc của chúng có sự sắp xếp khác nhau trong mỗi hợp chất.

Chúng được chia thành ba loại: đồng phân vị trí, đồng phân chuỗi hoặc đồng phân xương và đồng phân của các nhóm chức, đôi khi được gọi là đồng phân chức năng.

Đồng phân vị trí

Chúng có cùng nhóm chức, nhưng chúng ở một nơi khác nhau trong mỗi phân tử.

Đồng phân chuỗi hoặc xương

Chúng được phân biệt bởi sự phân bố các nhóm thế carbon trong hợp chất, nghĩa là, bằng cách chúng được phân phối tuyến tính hoặc phân nhánh.

Đồng phân nhóm chức

Còn được gọi là các đồng phân chức năng, chúng được tạo thành từ cùng một nguyên tử, nhưng chúng tạo thành các nhóm chức khác nhau trong mỗi phân tử.

Tautomeía

Có một loại isomeía đặc biệt được gọi là tautomeía, trong đó có sự xen kẽ của một chất trong một chất khác thường được đưa ra bằng cách chuyển một nguyên tử giữa các đồng phân, tạo ra sự cân bằng giữa các loài này.

Các đồng phân lập thể (đồng phân không gian)

Nó được gọi theo cách này cho các chất có cùng công thức phân tử và các nguyên tử của chúng được sắp xếp theo cùng một thứ tự, nhưng sự định hướng trong không gian khác nhau giữa cái này và cái kia. Do đó, để đảm bảo hình dung chính xác của chúng, chúng phải được thể hiện theo cách ba chiều.

Nói chung, có hai loại đồng phân lập thể: đồng phân hình học và đồng phân quang học.

Đồng phân hình học

Chúng được hình thành bằng cách phá vỡ một liên kết hóa học trong hợp chất. Các phân tử này được trình bày theo cặp khác nhau về tính chất hóa học của chúng, vì vậy để phân biệt chúng, các thuật ngữ cis (nhóm thế cụ thể ở vị trí liền kề) và trans (nhóm thế cụ thể ở vị trí đối diện của công thức cấu trúc của chúng) đã được thiết lập.

Trong trường hợp này, các diastereomers nổi bật, có cấu hình khác nhau và không thể thay thế, mỗi loại có một đặc điểm riêng. Cũng được tìm thấy là các đồng phân hình dạng, được hình thành bởi sự quay của một nhóm thế xung quanh một liên kết hóa học.

Đồng phân quang học

Chúng là những hình thành nên hình ảnh phản chiếu không thể trùng nhau; nghĩa là, nếu hình ảnh của một đồng phân được đặt trên hình ảnh của vị trí khác thì vị trí của các nguyên tử của nó không khớp chính xác. Tuy nhiên, chúng có cùng đặc điểm, nhưng chúng được phân biệt bởi sự tương tác của chúng với ánh sáng phân cực.

Trong nhóm này, các chất đối lập nổi bật, tạo ra sự phân cực ánh sáng theo sự sắp xếp phân tử của chúng và được phân biệt là dextrorotatory (nếu sự phân cực của ánh sáng theo hướng bên phải của mặt phẳng) hoặc levorotative (nếu sự phân cực theo hướng trái) của mặt phẳng).

Khi có cùng một lượng của cả hai chất đồng hóa (dyl) thì độ phân cực ròng hoặc kết quả bằng không, được gọi là hỗn hợp chủng.

Ví dụ về các chất đồng phân

Ví dụ đầu tiên

Ví dụ đầu tiên được trình bày là các đồng phân vị trí cấu trúc, trong đó chúng ta có hai cấu trúc có cùng công thức phân tử (C ₃ H ₈ O) nhưng có nhóm thế -OH ở hai vị trí khác nhau, tạo thành 1-propanol (I) và 2-propanol (II).

Ví dụ thứ hai

Trong ví dụ thứ hai này, hai đồng phân cấu trúc của chuỗi hoặc khung xương được quan sát thấy; cả hai đều có cùng công thức (C ₄ H ₁₀ O) và cùng nhóm thế (OH), nhưng đồng phân bên trái là chuỗi thẳng (1-butanol), trong khi bên phải có cấu trúc phân nhánh (2-methyl-2) -propanol).

Ví dụ thứ ba

Cũng hiển thị là hai đồng phân cấu trúc của nhóm chức, trong đó cả hai phân tử có cùng một nguyên tử (có công thức phân tử C ₂ H ₆ O) nhưng sự sắp xếp của chúng là khác nhau, dẫn đến rượu và ether, có tính chất vật lý và hóa học họ thay đổi rất nhiều từ nhóm chức năng này sang nhóm chức năng khác.

Ví dụ thứ tư

Ngoài ra, một ví dụ về tautomeía là sự cân bằng giữa một số cấu trúc với các nhóm chức C = O (ketones) và OH (rượu), còn được gọi là cân bằng keto-enolic.

Ví dụ thứ năm

Tiếp theo, hai đồng phân hình học và đồng phân hình học được trình bày, quan sát rằng cái bên trái là đồng phân cis, được ký hiệu bằng chữ Z trong danh pháp của nó, và một bên phải là đồng phân trans, được ký hiệu là chữ cái E

Ví dụ thứ sáu

Bây giờ hai diastereomers được hiển thị, trong đó các điểm tương đồng được ghi nhận trong cấu trúc của chúng nhưng có thể thấy rằng chúng không thể chồng lấp.

Ví dụ thứ bảy

Cuối cùng, hai cấu trúc carbohydrate là các đồng phân quang học được gọi là enantiomers được quan sát thấy. Cái bên trái là dextrorotatory, vì nó phân cực mặt phẳng của ánh sáng sang bên phải. Mặt khác, cái bên phải là hình thang, bởi vì nó phân cực mặt phẳng ánh sáng sang bên trái.