Isômeros

Definição

Os isômeros são duas moléculas com a mesma fórmula molecular, mas diferem estruturalmente.

Portanto, os isômeros contêm o mesmo número de átomos para cada elemento, mas o arranjo atômico difere.

Isômeros são moléculas com a mesma fórmula química, mas com estruturas químicas diferentes. Ou seja, os isômeros contêm o mesmo número de átomos de cada elemento, mas possuem diferentes arranjos de seus átomos no espaço.

Apesar de ter a mesma fórmula molecular, as propriedades físicas de cada molécula podem diferir, principalmente se os grupos funcionais associados a cada molécula forem diferentes.

Portanto, os compostos que têm a mesma fórmula molecular, mas diferentes estruturas químicas são chamados isômeros.

O que é

Isômeros são compostos químicos que possuem as mesmas fórmulas moleculares – o que significa que são compostos do mesmo número dos mesmos tipos de átomos – mas que possuem estruturas ou arranjos diferentes no espaço.

Por exemplo, o pentano é um composto orgânico composto por cinco átomos de carbono e 12 átomos de hidrogênio.

Dois isômeros de pentano incluem pentano não ramificado, no qual os carbonos estão dispostos em uma cadeia linear e isopentano ou metilbutano, no qual quatro carbonos são dispostos em uma cadeia linear enquanto o quinto se ramifica de um dos átomos de carbono internos. Ambos têm as mesmas fórmulas moleculares, mas os arranjos reais de seus átomos são diferentes.

Os isômeros são importantes porque compostos com estruturas diferentes, mesmo que contenham os mesmos átomos, podem ter propriedades químicas drasticamente diferentes.

Os compostos com as mesmas fórmulas moleculares podem diferir estruturalmente de duas maneiras.

Primeiro, os isômeros estruturais diferem nos arranjos estruturais reais dos átomos.

Os grupos funcionais que compõem os compostos são unidos de diferentes maneiras e em diferentes arranjos.

Os estereoisômeros, por outro lado, são organizados da mesma maneira em termos da posição dos grupos funcionais, mas diferem em suas posições relativas no espaço. Duas moléculas podem, por exemplo, ter os mesmos átomos e a mesma estrutura, mas também podem ser imagens espelhadas não sobrepostas umas das outras e, portanto, seriam isômeros.

Os isômeros são muito importantes porque diferentes compostos, mesmo que possuam as mesmas fórmulas moleculares, podem ter propriedades químicas diferentes. Isso vale mesmo para estereoisômeros, superficialmente, quase idênticos. Um composto pode, por exemplo, ser um ingrediente ativo importante em uma droga, enquanto seu isômero de imagem invertida não sobreposto pode ser totalmente ineficaz ou até prejudicial.

Compostos com diferentes arranjos frequentemente reagem de maneiras drasticamente diferentes com outros átomos e compostos.

Eles podem diferir em quais produtos químicos reagem ou nas taxas em que reagem com vários produtos químicos.

Muitas reações químicas produzem uma mistura de diferentes isômeros – isso é particularmente verdadeiro para os estereoisômeros -, portanto, os químicos devem frequentemente usar vários métodos para isolar o isômero específico no qual estão interessados.

Muitos métodos diferentes baseados em várias propriedades químicas podem ser usados para separar os isômeros.

Alguns compostos com fórmulas moleculares idênticas podem, por exemplo, ferver a temperaturas diferentes, de modo que a destilação pode ser usada para separá-los.

Outros reagem com diferentes compostos, portanto, as reações químicas podem ser usadas para remover um isômero, deixando o composto de interesse inalterado.

Diferentes tipos de isômeros

Os isômeros podem ser divididos em duas grandes categorias: isômeros constitucionais e estereoisômeros.

O que são isômeros estruturais?

Isômeros estruturais são compostos da mesma fórmula química que possuem estruturas e propriedades diferentes, com base em como os átomos constituintes são ordenados.

Por exemplo, existem dois isômeros estruturais com a mesma fórmula química C₄H₁₀, a saber butano normal CH₃CH₂CH₂CH₃ e metilpropano (CH₃)₂CHCH₂CH₃.

É interessante notar que o butano normal ferve a -0,5 graus Celsius, enquanto o metilpropano ferve a +28 graus Celsius. À medida que o número de átomos cresce, o número de isômeros aumenta.

Existem três isômeros estruturais com a fórmula química C₅H₁₂, cinco com a fórmula C₆H₁₄ e nove com a fórmula C₇H₁₆.

Estrutura molecular do butano

Os isômeros estruturais do carbono não se restringem apenas ao carbono e ao hidrogênio, embora esses sejam os casos mais conhecidos de isomerismo estrutural.

No armário de remédios domésticos, pode-se encontrar C₃H₈O, ou álcool isopropílico, às vezes identificado como “álcool”.

Sua fórmula estrutural é CH₃CH(OH)CH₃.

Além disso, existe álcool n-propílico, CH₃CH₂CH₂(OH) e até éter metiletílico, CH₃OCH₂CH₃, embora nenhum desses dois compostos seja encontrado em casa.

Existem isômeros estruturais de compostos de carbono contendo outros átomos também.

O que torna possível uma abundância de formas isoméricas é a capacidade dos átomos de alguns elementos – principalmente o carbono – de se unirem. Isto é devido à natureza das ligações entre os átomos.

Os átomos de carbono adjacentes são unidos por ligações covalentes, ligações nas quais os átomos participantes compartilham elétrons igualmente, em vez de transferi-los de um átomo para o outro.

Para ilustrar, no sal de mesa comum, NaCl, o átomo de sódio participante cede seu elétron disponível ao átomo de cloro e os dois átomos são atraídos eletrostaticamente.

Nada disso existe entre os átomos de carbono unidos no etano, C₂H₆.

O silício e o boro possuem a mesma capacidade de ligação entre si sem transferência de elétrons. Os isômeros estruturais do silício e do boro são bem ilustrados nos silanos – compostos de silício e hidrogênio – e nos boranos – compostos de boro e hidrogênio.

Os compostos de carbono e hidrogênio começam com a molécula metano, CH₄. Analogamente, os compostos de silício e hidrogênio começam com silano, SiH₄.

Curiosamente, os compostos de boro e hidrogênio começam diferentemente com o borano, BH₃ – um composto conhecido apenas no estado gasoso que rapidamente se dimeriza para formar B₂H₆.

A capacidade de formar isômeros estruturais aumenta muito o número de possíveis compostos com uma gama quase infinita de propriedades.

No caso do carbono, os isômeros estruturais possibilitam os compostos da vida. Para silício e boro, a grande variedade de compostos oferece aos mundos científico e de fabricação uma infinidade de reagentes.

Uma aplicação de derivados de silano é em revestimentos que permitem a fixação de materiais biologicamente inofensivos às estruturas de implantes de titânio. Quanto aos boranos, eles podem ser utilizados em sínteses orgânicas especializadas, em células de combustível exóticas e até em combustível de foguetes.

Fonte: biologydictionary.net/www.merriam-webster.com/study.com/www.thoughtco.com/www.wisegeek.org/socratic.org/www.chemguide.co.uk/chemed.chem.purdue.edu/www.chem.ucalgary.ca