به گزارش خبرنگار ایمنا، علم شیمی شامل گرایش‌های مختلفی است که یکی از شناخته‌شده‌ترین و مهم‌ترین آن‌ها شیمی آلی است. شیمی آلی تحت عنوان Organic chemistry نیز شناخته می‌شود و معمولاً به ترکیبات آلی و طبیعی اشاره دارد که با زندگی و حیات انسان‌ها بسیار در ارتباط است.
یکی از مباحث مهم و کاربردی که در شیمی آلی مورد بررسی قرار می‌گیرد، ایزومر است. ایزومرها ساختارهای متفاوتی از یک ترکیب شیمیایی هستند که از نظر فرمول شیمیایی یکسان و تنها از نظر ساختار هندسی با یکدیگر تفاوت دارند.
به‌طورکلی در علم شیمی ترکیباتی با فرمول شیمیایی یکسان و فرمول ساختاری متفاوت تحت عنوان ایزومر شناخته می‌شوند. ایزومرهای یک ترکیب ممکن است دارای خواص شیمیایی مشابه نباشد و همین مسئله می‌تواند در کاربرد ترکیبات تأثیرگذار باشد.
به‌طورکلی ایزومر در علم شیمی به دو دسته ساختاری و فضایی تقسیم‌بندی می‌شود که ایزومر ساختاری شامل اسکلتی، موضعی و گروه عاملی و ایزومر فضایی شامل شکلی و نوری می‌شود.
در ایزومرهای ساختاری اتم‌ها و گروه‌های عاملی از راه‌های دیگری به هم وصل شده‌اند و خود سه گروه عاملی، اسکلتی (شاخه‌ای) و موضعی را تشکیل می‌دهند.
در این نوع از ایزومرها شمار اتم‌های سازنده ترکیبات برابر با یکدیگر است، اما شیوه برقراری ارتباط پیوند متفاوت بوده و خواص مولکول‌ها نیز تحت تأثیر قرار می‌گیرد. در ایزومرهای فضایی شکل پیوندها یکسان بوده و تنها ساختار هندسی اتم‌ها و گروه‌های عاملی تحت تأثیر قرار می‌گیرد.
ایزومر یکی از مباحث حائز اهمیت در علم شیمی محسوب می‌شود که کاربردهای بسیاری در صنایع مختلف دارد و به واسطه آن می‌توان کاربرد ترکیبات مختلف را تغییر داد.
برای شناخت بیشتر ایزومر و بررسی ویژگی و کاربردهای این مبحث مهم با حمیدرضا یوسفی، دکترای شیمی آلی گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:
ایزومر چیست؟
یکی از مسائل بسیار مهم شیمی آلی که برای دانشجویان به‌خصوص پشت کنکوری‌ها بسیار حائز اهمیت است، مبحث ایزومر است که در کنار آن مسائل دیگری مانند «ایزومراسیون» نیز مطرح می‌شود.
به‌طورکلی ایزومر به ترکیباتی اشاره می‌کند که از نظر فرمول، تعداد عناصر، مولکول و ساختار اصلی یکسان و ظاهر آن‌ها متفاوت است. به بیان دیگر ایزومرها ترکیباتی هستند که از نظر فرمول مشابه یکدیگرند، اما شکل و ظاهر آن‌ها متفاوت است.
نکته حائز اهمیت این است که نباید ایزومر را با آلوتروپ اشتباه گرفت، زیرا آلوتروپ‌ها نه تنها از نظر ظاهر بلکه از نظر ساختاری نیز با یکدیگر تفاوت دارند.
ایزومر چگونه به وجود می‌آید؟
زمانی ترکیباتی مانند «پنتان» یا «بوتان» در اختیار داشته باشید، می‌توان ساختار و فرمول آن را به اشکال مختلف ترسیم کرد و با این کار ایزومرها متفاوتی به وجود آورد که هر ترکیب می‌تواند چندین شکل مولکولی داشته باشد.
درواقع با ایجاد تغییر در ساختار هندسی و آماری ترکیبات می‌توان به ایزومرهای مختلف آن ترکیب دست یافت که البته ایزومرها از فرمول‌های مشخصی پیروی می‌کنند.
اهمیت ایزومر در علم نوین چیست؟
در شیمی آلی ایزومرها به دو دسته ساختاری یا ساختمانی و ایزومرهای فضایی تقسیم‌بندی می‌شوند؛ این دو مبحث به قدری در دانش شیمی اهمیت دارد که می‌تواند آینده علم و آموزش دنیا و به خصوص ایران را تحت تأثیر خود قرار دهد، زیرا ایزومر می‌تواند تجسم فضایی را بهبود ببخشد.
اگر به فرآیند آموزش علم شیمی توجه کنیم، زمانی که دانش‌آموز یا دانشجویی قصد دارد ترکیبات را بشناسد از کیت‌های مولکولی استفاده می‌کند. به واسطه کیت‌های مولکولی می‌توان ترکیبات شیمیایی مختلف را تشکیل داد و به موجب این مسئله تجسم بهتری نسبت به عناصر کسب کرد.
با گذشت زمان و در مقاطع بالاتر علم‌آموزان این فرآیند را با کمک نرم‌افزارهای طراحی مولکول یا شبیه‌سازی سه‌بعدی، فضایی و هندسی ترکیبات فرامی‌گیرند.
این فرآیند، ارتباطی بین شیمی و دانش IT، هوش‌مصنوعی، سخت‌افزار و نرم‌افزار ایجاد می‌کند که بخش بسیاری از آن به بررسی ایزومرها، ساختار و اشکال مختلف پیوندهای گوناگون می‌پردازد.
ایزومر به چه شکل‌هایی مشاهده می‌شود؟
یکی از مباحث بسیار حائز اهمیت در ایزومراسیون «انانتیومر» است؛ این نوع از ایزومراسیون، درواقع مانند قرار دادن ترکیب مقابل آینه است. هنگامی که جسمی را مقابل آینه قرار دهیم، تصویری مشابه همان جسم مورد نظر مشاهده می‌کنیم که تنها برعکس شده است.
«انانتیومر» نیز به ترکیباتی اشاره دارد که مشابه یکدیگر بوده، اما از نظر هندسی جابه‌جایی‌هایی در آن صورت گرفته و دیگر غیر قابل انطباق است.
تغییر ساختار هندسی ترکیبات چه کاربردهایی دارد؟
به‌طورکلی ایزومر که به ایجاد تغییر در ساختار هندسی ترکیبات اشاره می‌کند، مبحث بسیار مفید و کاربردی است. برخی از ترکیبات ممکن است به واسطه ساختار هندسی از کاربرد ویژه‌ای برخوردار نباشند، اما با تغییر هندسی ساختار آن‌ها می‌توان، از همان ترکیب در صنایع مختلفی بهره‌مند شد.
ازجمله ایزومرهای مطرح می‌توان به سیکلوهگزان اشاره کرد که یک حلقه شش‌تایی هیدروکربن است. ایزومر سیکلوهگزان مشابه قایق است و در صنایع بسیاری کاربرد دارد.
درواقع زمانی که ساختار هندسی ترکیبات تغییر می‌کند، نیروی دافعه و جاذبه تحت تأثیر قرار گرفته و به واسطه این تغییر مولکول‌ها به آرامش می‌رسند.
نظر شما