Isiméir

Is é is brí leis an isiméireacht ná gur féidir le dhá chomhdhúil difriúla a bheith mar an gcéanna ó thaobh choibhneas na ndúl de, cé nach ionann a dtréithe ceimiceacha. Is é is cúis leis an isiméireacht ná go bhfuil struchtúr na móilíní difriúil ag an dá chomhdhúil. Bíonn an isiméireacht an-tábhachtach sa cheimic orgánach (ceimic na gcomhdhúl a bhfuil carbón iontu), ós féidir na milliúin comhdhúile éagsúla a thógáil as na hadaimh charbóin, chomh réidh is a cheanglaíonn siad naisc dá chéile, ionas go gcruthaítear slabhraí fada carbóin.

Cineálacha isiméirí.

An Dá Chineál Isiméireachta

Go bunúsach, tá dhá chineál isiméireachta ann: isiméireacht struchtúrach agus steiré-isiméireacht. San isiméireacht struchtúrach nasctar na hadaimh dá chéile ar bhealaí éagsúla. Sampla de seo is ea iad an dá chineál alcól próipile: an t-alcól normalach próipile ${\ce {CH3CH2CH2OH}}$ agus an t-alcól iseapróipile ${\ce {CH3CH(OH)CH3}}$. San alcól normalach próipile, tá an feidhmghrúpa, an hiodracsalghrúpa -OH ar a n-aithnítear na halcóil, tá sé nasctha de cheann an tslabhra carbóin, agus san alcól iseapróipile, tá sé nasctha den adamh láir sa slabhra. Sa steiré-isiméireacht, is é an struchtúr tríthoiseach atá difriúil. Tá isiméir eile fós ag an dá alcól seo, mar atá, an t-éitear meitileitile, nó ${\ce {CH3CH2OCH3}}$, agus is fiú a thabhairt faoi deara gur éitear atá ann seachas alcól, is é sin tá an t-adamh ocsaigine nasctha de dhá adamh carbóin. Mar sin, is minic a bhíonn sé incheaptha nach bhfuil an feidhmghrúpa céanna d'adaimh ag na hisiméirí, agus mar sin, nach mbaineann siad leis an aicme chéanna de chomhdhúile orgánacha.

Maidir leis an steiré-isiméireacht, is éard atá i gceist léise ná isiméireacht thríthoiseach: is ionann struchtúr déthoiseach an dá isiméir, ach tá siad éagsúil ó thaobh a struchtúir thríthoisigh de. Go tipiciúil tá ceithre mhalartaí éagsúla nasctha d'adamh áirithe carbóin sa mhóilín, agus is féidir na malartaithe seo a shocrú ar dhá dhóigh timpeall an adaimh sin. Deirtear gur adamh neamhshiméadrach carbóin atá againn ansin. Tá sé incheaptha, áfach, go bhfuil neamhshiméadracht de chineál eile ag roinnt le struchtúr iomlán an mhóilín cé nach féidir aon adamh neamhshiméadrach amháin a aithint ann.

An Isiméireacht Struchtúrach

De réir na hainmníochta idirnáisiúnta, is féidir linn própán-1-ól a thabhairt ar an alcól normalach próipile agus própán-2-ól ar an alcól iseapróipile. (Ní bheadh sé ciallmhar "própán-3-ól" a aithint mar isiméir eile, ós rud é nach mbeadh difríocht ar bith idir í agus an própán-1-ól, chomh siméadrach is atá struchtúr na slabhraí carbóin.) San ainmníocht sin, glactar leis an slabhra carbóin is faide sa mhóilín mar bhunús, agus na feidhmghrúpaí is na craobhacha a ghobann amach as an mbunstruchtúr seo, luaitear iad in ainm córasach na comhdhúile le huimhir an adamh carbóin sa bhunstruchtúr a bhfuil an feidhmghrúpa nó an chraobh nasctha dó. Is gnách malartaí a thabhairt ar an bhfeidhmghrúpa nó ar an gcraobh sin, nó is féidir dearcadh ar an struchtúr mar a bheadh adamh hidrigine sa bhunstruchtúr malartaithe ar an bhfeidhmghrúpa nó ar an gcraobh sin. Sa dá chineál própánól, is féidir linn a shíleadh gur móilín própáin ${\ce {CH3CH2CH3}}$ a bhí ann ar dtús agus gur malartaíodh ceann de na hadaimh hidrigine ar an hiodracsalghrúpa, ionas go bhfuarthas própánól.

Is isiméirí iad an dá chineál própánól agus an t-éitear meitileitile (an mheatocsa-eitéin) ${\ce {CH3OCH2CH3}}$, cé nach ionann feidhmghrúpaí an dá chineál própánól (ar alcóil iad) agus an éitir seo (ós éitear é). Tá an t-éitear meitileitile an-difriúil leis an dá phrópánól ó thaobh na dtréithe fisiceacha agus ceimiceacha de. Mar shampla, is gás é le teocht an tseomra agus faoi ghnáthbhrú an atmaisféir, nuair is leachtanna iad an dá phrópánól. Níl an t-éitear meitileitile chomh sothuaslagtha san uisce agus an dá phrópánól, ach an oiread. Is féidir an dá phrópánól a mheascadh tríd an uisce i do rogha coibhneas, ach de ghnáth, bíonn srianta le hintuaslagthacht na n-éitear san uisce. (Ní féidir teacht ar shonraí cruinne intuaslagthachta an éitir seo ar an Idirlíon, ach maidir leis an dá éitear simplí eile, an t-éitear dé-eitile ${\ce {CH3CH2OCH2CH3}}$ agus an t-éitear démheitile ${\ce {CH3OCH3}}$, is féidir timpeall ar 70 ml de cheachtar a thuaslagadh in aon lítear uisce, agus is dócha nach bhfuil intuaslagthacht an éitir mheitileitile mórán níos airde ná níos ísle ná sin.)

Níl sé riachtanach go bhfuil feidhmghrúpa ar bith sna móilíní ar isiméirí iad. Mar shampla, is isiméirí iad an bútán normalach ${\ce {CH3CH2CH2CH3}}$ agus an t-iseabútán (an meitilphrópán) ${\ce {CH3CH(CH3)CH3}}$. Samhlaítear an dara ceann acu mar móilín própáin a bhfuil meitilghrúpa ${\ce {CH3}}$ ag gobadh as an adamh ina lár.

Cosúil leis an dá phrópánól agus an t-éitear meitileitile thuas, is isiméirí struchtúracha dá chéile iad an próipianaildéad (an própánal) ${\ce {CH3CH2C(H)O}}$ agus an t-aicéatón (an própánón) ${\ce {CH3C(O)CH3}}$, cé nach comhdhúile den chineál chéanna iad: is aildéad é an próipianaildéad, agus is céatón é an t-aicéatón. Mar sin, tá siad sách difriúil le chéile ó thaobh na n-airíonna ceimiceacha de.

An Isiméireacht Cis-Tras

Sna laethanta a bhí ba ghnách "isiméireacht chéimseatach" a thabhairt ar an isiméireacht cis-tras. Is éard atá i gceist ná go bhfuil struchtúr righin ann ar féidir don dá mhalartaí bheith ar aon taobh de nó ar an dá thaobh de. Go tipiciúil tá nasc dúbailte i gceist, nó má tá nasc dúbailte idir dhá adamh carbóin, tá an trí nasc - an ceann dúbailte agus an dá nasc singil - suite in aon leibhéal, agus ní féidir an móilín a chasadh timpeall ar an nasc dúbailte mar ais. Mar shampla, sa bhúit-2-éin ${\ce {CH3CH=CHCH3}}$ is féidir leis an dá mheitilghrúpa ${\ce {CH3}}$ bheith ar aon taobh amháin den nasc dúbailte (cis) nó ar an dá thaobh (tras): ${\ce {CH(CH3)=CH(CH3)}}$ (cis-isiméir, an dá ${\ce {CH3}}$ chugainn), nó ${\ce {CH3C(H)=CH(CH3)}}$ (tras-isiméir, ceann den dá ${\ce {CH3}}$ iompaithe uainn).

Tá isiméirí den chineál seo ag comhdhúile áirithe neamhorgánacha, ar nós na déimíde ${\ce {(NH)2}}$, nó ${\ce {HN=NH}}$. Tá nasc dúbailte idir an dá adamh nítrigine i móilín na déimíde, agus is féidir don dá adamh hidrigine a bheith ar aon taobh amháin den nasc seo (cis-déimíd) nó ar an dá thaobh de (tras-déimíd). Déanann leictreondíseanna an dá adamh nítrigine gnó an "mhalartaí" i struchtúr na déimíde.

Má tá níos mó ná dhá chineál malartaí nasctha de na hadaimh charbóin a bhfuil nasc dúbailte eatarthu, ní úsáidtear na réimíreanna cis agus tras. Ina n-áit sin, is iad na litreacha E agus Z a bhíonn in úsáid. Seasann E don fhocal Gearmáinise entgegen (in aghaidh a chéile) agus is é is brí leis an litir Z ná zusammen (le chéile). Tá nós ainmnithe an dá chineál isiméirí sin bunaithe ar chóras tosaíochtaí na malartaithe ar a dtugtar córas Cahn-Ingold-Prelog. Sa chóras seo tá na malartaithe in ordú de réir a n-uimhreach adamhach, agus is é an malartaí is airde uimhir adamhach an malartaí is airde tosaíocht.

Dá réir sin, ní bhíonn an córas E-Z ag cur leis an gcóras cis-tras mar a shílfeá. Déanaimis ár marana ar an gcomhdhúil úd ar a dtugtar 1-bróma-1,2-déchlóireitéin, ${\ce {C(Br)Cl=C(H)Cl}}$. Is é an bróimín an malartaí is airde tosaíocht de réir chóras Cahn-Ingold-Prelog, agus is é an clóirín an dara malartaí is airde tosaíocht. Má tá an t-adamh bróimín agus ceann den dá adamh clóirín ar aon taobh den nasc dúbailte, is í an Z-isiméir atá againn, toisc go bhfuil na malartaithe is airde tosaíocht le chéile, zusammen.

An Tátaiméireacht

Tátaiméireacht atá i gceist, má tá cothromaíocht cheimiceach idir an dá isiméir, ionas nach féidir iad a dhealú ó chéile. Is í an tátaiméireacht idir eanóil agus céatóin an sampla is coitianta, b'fhéidir. Tugtar eanóil ar na comhdhúile orgánacha ina bhfuil grúpa hiodrocsaile ceangailte d'adamh carbóin a bhfuil nasc dúbailte idir é agus adamh carbón eile. Go bunúsach, bíonn na heanóil éagobhsaí, agus iad ag athrú go spontáineach go céatóin, mar seo:

${\ce {R1-CH=C(R2)OH}}$ (eanól) -> ${\ce {R1-CH2-C(=O)-R2}}$ (céatón)

Anseo, seasann R₁ agus R₂ do ghrúpaí éagsúla d'adaimh. Más ionann R₂ agus adamh hidrigine, gheofar aildéad, seachas céatón.

Tá eanóil ann, áfach, ina bhfaigheann an grúpa hiodrocsaile "tacaíocht" ón struchtúr leictreonach ina thimpeall, ionas go bhfágfar céatadán beag den eanól sa chéatón. Uaireanta, bíonn tionchar an chéatóin ar thréithe ceimiceacha an chéatóin le haithint ar an dóigh a n-imoibríonn sé leis na comhdhúile eile, agus is féidir leas a bhaint as an iarmhairt seo sa teicneolaíocht. Go tipiciúil, is féidir leis an eanól gníomhú mar aigéad lag agus imoibriú le bunanna, ionas go gcruthaítear ainiain eanóláite,

R₁-CH=C(R₂)O^-.

An saghas tátaiméireachta atá i gceist le tátaiméireacht na n-eanól is na gcéatón, is gnách prótatrópacht a thabhaurt air, nó is éard atá i gceist leis ná aon phrótón amháin (aon ian hidrigine amháin) a bheith ag luainiú idir dhá adamh carbóin. Tá cineálacha eile tátaiméireachta ann, cosúil le tátaiméireacht na n-aimíonaigéad. Tá carbocsailghrúpa, ar feidhmghrúpa aigéadach é, agus aimínghrúpa, ar feidhmghrúpa bunata (alcaileach) é i gcomhdhúil gach aimíonaigéad, agus is follasach go bhfuil an dá ghrúpa seo ag imoibriú le chéile. Is éard a fhaightear de thoradh an imoibriúcháin seo ná svitirian (as an téarma Gearmáinise Zwitterion, a úsáidtear mar iasacht sa Bhéarla féin). Sa svitirian tá ian hidrigine an charbocsailghrúpa tar éis greamú den aimínghrúpa, ionas go bhfuil grúpa carbocsaláite -C(O)O^- agus grúpa aimíde -NH₃⁺ ann.

Bíonn tátaiméireacht ag baint leis na siúicrídí freisin, cosúil leis an nglúcós: tá tátaiméir shlabhroscailte amháin ag an nglúcós chomh maith le roinnt tátaiméirí cioglacha éagsúla. Is é an difríocht is mó atá idir na siúicrídí agus na halcóil siúcra cosúil leis an soirbíotól, an xilíotól agus an mainníotól ná nach bhfuil tátaiméireacht ar bith ag roinnt leis na halcóil siúcra: is comhdhúile slabhroscailte ar fad iad.

Ní féidir na tátaiméirí a scaradh ó chéile, ach is féidir iad a aithint ar fhianaise indíreach. Bíonn siad difriúil ó thaobh na n-airíonna ceimiceacha de, is é sin ní bhíonn siad ag imoibriú leis na comhdhúile eile ar an dóigh chéanna. Mar sin, más meascán tátaiméirí atá i gcomhdhúil áirithe, agus í ag imoibriú le comhdhúil eile, is féidir comhábhair an mheascáin sin a aithint ar na torthaí imoibriúcháin.

Tá sé tábhachtach a thuiscint nach ionann an tátaiméireacht mar rud agus an mhéisiméireacht (an t-athshondas ceimiceach). Is éard atá i gceist leis an athshondas ceimiceach nó an mhéisiméireacht ná nach féidir cur síos ceart a thabhairt ar struchtúr na nasc ceimiceach i móilín áirithe, toisc go bhfuil an struchtúr sin idir eatarthu, agus go bhfuil an struchtúr idir eatarthu sin cobhsaí socair - is é sin níl an dá struchtúr sin i gcothromaíocht le chéile. Mar sin, níl i gceist leis an méisiméireacht go bunúsach ach locht atá ar chóras na bhfoirmlí ceimiceacha, nó iarmhairt is toradh don chóras féin. Sa tátaiméireacht tá na tátaiméirí éagsúla ag iompú gona chéile gan stad gan staonadh. Sampla den mhéisiméireacht é an t-ian tiaicianáite, ${\ce {[S=C=N^{\ominus }<->\ ^{\ominus }\!S-C{\equiv }N]}}$.

An Steiré-Isiméireacht

Más ionann struchtúr an dá mhóilín mar a bhreactar síos ar pháipéar é, is féidir dóibh bheith difriúil ó thaobh an struchtúir thríthoisigh de. Tugtar steiré-isiméireacht air seo. San eanantaiméireacht tá dhá mhóilín againn agus iad ina scátháin scáile dá chéile. Is féidir, áfach, do dhá mhóilín bheith ina steiré-isiméirí cé nach bhfuil siad ina n-eanantaiméirí. Ansin, tugtar diaisteiré-isiméirí nó diaisteiréiméirí orthu.

Ní mór an steiré-isiméireacht a dhealú ón gconformáil. Is éard atá i gceist leis an gconformáil ná an dóigh a bhfuil an móilín "camtha" faoi láthair, agus is féidir don mhóilín chéanna dul ó chonformáil go conformáil go furasta. Tá sé i bhfad níos deacra na steiré-isiméirí a chlaochlú go steiré-isiméirí eile.

An Steiré-Isiméireacht agus an Isiméireacht Struchtúrach i gComparáid

Bíonn na hisiméirí struchtúracha difriúil ó thaobh na ceimice de. Mar shampla, is féidir linn comhdhúile isiméireacha a chruthú nach ionann na feidhmghrúpaí iontu, cé gurb ionann líon na n-adamh is na ndúl iontu. Cuir i gcás, is é an feidhmghrúpa -COOH, an carbocsailghrúpa, a dhéanann aigéad carbocsaileach den chomhdhúil orgánach. Tá an feidhmghrúpa sin comhdhéanta as an gcarbóinilghrúpa -CO- agus as an hiodracsalghrúpa -OH. Má tá comhdhúil againn ina bhfuil an dá ghrúpa seo suite ar thaobhanna éagsúla den tslabhra fhada d'adaimh charbóin, níl sí féin ina haigéad carbocsaileach, ach is léir go bhfuil isiméirí aici ar aigéid charbocsaileacha iad.

An Chiriúlacht

Maidir leis na steiré-isiméirí, bíonn siad an-chosúil le chéile sa chuid is mó de na himoibriúcháin cheimiceacha, amach ó na himoibriúcháin lena gcuid steiré-isiméirí féin. Is féidir leis na heinsímí, áfach, na steiré-isiméirí a aithint thar a chéile, agus de ghnáth, roghnaíonn na horgánaigh bheo aon steiré-isiméir thar an gceann eile. Is minic a aithnítear dhá eanantaiméir ar an dóigh a gcasann siad leibhéal an tsolais pholaraithe ar leataobh - ar dheis, nó ar chlé. Is minic a chuirtear an casadh seo i gcomparáid leis an dóigh a mbíonn na ndaoine níos fearr ag obair leis an deasóg nó leis an gciotóg, agus tugtar ciriúlacht ar an eanantaiméireacht freisin - tá an focal sin "ciriúlacht" bunaithe ar an bhfocal Gréigise a chiallaíonn "lámh".

An Lárphointe Ciriúil

Is é is cúis leis an gciriúlacht go bhfuil adamh carbóin sa mhóilín a bhfuil ceithre mhalartaí éagsúla nasctha de. Deirtear gur adamh neamhshiméadrach é, nó gur lárphointe ciriúil, nó lárphointe steiréigineach, atá ann. Ceann de na comhdhúile is simplí a bhfuil lárphointe ciriúil iontu atá san aigéad lachtach, CH₃CH(OH)COOH. Is féidir móilín an aigéid lachtaigh a fheiceáil mar adamh carbóin (an lárphointe ciriúil) a bhfuil ceithre mhalartaí nasctha de: an t-adamh hidrigine - CH₃CH(OH)COOH - an hiodracsalghrúpa - CH₃CH(OH)COOH - an meitiolghrúpa - CH₃CH(OH)COOH - agus an grúpa carbocsaile, a dhéanann aigéad carbocsaileach de - CH₃CH(OH)COOH. Anois, samhlaímis dúinn móilín an aigéid lachtaigh romhainn, agus an ceithre mhalartaí ag gobadh amach as an lárphointe ciriúil mar a bheadh bioranna an teitrihéadráin iontu. Tá an grúpa carbocsaileach -COOH ag díriú orainn, agus an meitiolghrúpa ag díriú suas, beagáinín ar shiúl uainn. Ansin, cá bhfuil an hidrigin agus an hiodracsail? Ceann acu ag díriú ar chlé, an ceann eile ar dheis - ach cé acu atá ag díriú ar chlé, cé acu atá ag díriú ar dheis? Tá an dá rogha ann. Sin é an tuige go bhfuil isiméireacht den chineál seo againn.

Má tá aon lárphointe ciriúil amháin sa mhóilín, tá dhá steiré-isiméir ann, agus is eanantaiméirí dá chéile iad. Sampla de seo is ea an t-aigéad lachtach, CH₃CH(OH)COOH. Má tá dhá lárphointe ciriúla ann, tá an scéal níos casta. Sampla de seo is ea an t-aigéad tartarach, HOOCCH(OH)CH(OH)COOH. Tá trí steiré-isiméir aige, mar atá, an dá eanantaiméir a chasann leibhéal an tsolais pholaraithe, agus an tríú cineál aigéad tartarach, an t-aigead méiseatartarach, nach bhfuil ag oibriú ar an solas polaraithe ar aon nós ná slí, ós rud é go neodraíonn an dá lárphointe ciriúil a chéile. Is diaisteiré-isiméir don bheirt eile é an t-aigéad méiseatartarach.

Tugtar meascán raicéimeach ar an meascán ina bhfuil an dá eanantaiméir i gcoibhneas caoga faoin gcéad in aghaidh caoga faoin gcéad. Ní oibríonn an meascán seo ar an solas polaraithe, ó neodraíonn an dá eanantaiméir a chéile.