Kas ir strukturālie izomēri?

Oglekļa strukturālie izomēri neaprobežojas tikai ar oglekli un ūdeņradi, lai gan tie ir vislabāk zināmie strukturālās izomērijas gadījumi. Mājsaimniecības aptieciņā var atrast C3H8O jeb izopropilspirtu, ko dažkārt apzīmē kā “berzes spirtu”. Tā strukturālā formula ir CH3CH(OH)CH3. Turklāt ir n-propilspirts, CH3CH2CH2(OH) un pat metiletilēteris CH3OCH2CH3, lai gan neviens no šiem diviem savienojumiem, visticamāk, nav atrodams mājās. Ir arī oglekļa savienojumu strukturālie izomēri, kas satur arī citus atomus.

Tas, kas padara iespējamu šādu izomēru formu pārpilnību, ir dažu elementu, īpaši oglekļa, atomu spēja savienoties viens ar otru. Tas ir saistīts ar saišu raksturu starp atomiem. Blakus esošie oglekļa atomi tiek savienoti ar kovalentām saitēm, kurās iesaistītie atomi vienādi sadala elektronus, nevis pārnes tos no viena atoma uz otru. Lai ilustrētu, parastajā galda sālī NaCl iesaistītais nātrija atoms nodod vienu pieejamo elektronu hlora atomam, un abi atomi tiek piesaistīti elektrostatiski. Nekas tamlīdzīgs nepastāv starp savienotajiem oglekļa atomiem etānā, C2H6.

Silīcijam un boram ir tāda pati spēja savienoties viens ar otru bez elektronu pārneses. Silīcija un bora strukturālie izomēri ir labi ilustrēti silānos — silīcija un ūdeņraža savienojumos — un borānos — bora un ūdeņraža savienojumos. Oglekļa un ūdeņraža savienojumi sākas ar metāna molekulu CH4. Līdzīgi tam silīcija un ūdeņraža savienojumi sākas ar silānu SiH4. Interesanti, ka bora un ūdeņraža savienojumi sākas atšķirīgi ar borānu, BH3 – savienojumu, kas pazīstams tikai gāzveida stāvoklī, kas ātri dimerizējas, veidojot B2H6.

Spēja veidot strukturālos izomērus ievērojami palielina iespējamo savienojumu skaitu ar gandrīz bezgalīgu īpašību klāstu. Oglekļa gadījumā strukturālie izomēri padara iespējamus dzīvības savienojumus. Attiecībā uz silīciju un boru lielais savienojumu klāsts nodrošina zinātnes un ražošanas pasaulei daudz reaģentu. Viens silāna atvasinājumu pielietojums ir pārklājumos, kas ļauj bioloģiski nekaitīgus materiālus piestiprināt pie titāna implantu konstrukcijām. Kas attiecas uz borāniem, tos var izmantot specializētā organiskā sintēzē, eksotiskās kurināmā elementos un pat raķešu degvielā.