Isómeros: son compuestos que teniendo la misma fórmula
molecular, presentan propiedades diferentes, debido a que presentan
diferente fórmula estructural.
Isómeros
estructurales:
Isómeros de cadena: estos isómeros se presentan
en compuestos que difieren en la posición de los átomos
en la cadena carbonada. Estos isómeros son característicos
de los alcanos y cicloalcanos.
En la siguiente figura se observan isómeros de alcanos alifáticos:
Fórmula
bruta: C4H10
En la siguiente figura se observan isómeros de alcanos cíclicos.
Fórmula
bruta: C8H16
Isómeros
de posición: estos compuestos presentan la misma cadena
o anillo y los mismos grupos funcionales, pero difieren en la posición
o posiciones a las cuales están unidos esos grupos, por lo
que las propiedades físicas e incluso las químicas varían.
Fórmula
bruta: C4H9 (OH)
Fórmula
bruta: C4H8 (OH)
Isómeros de función:
estos isómeros se distinguen por presentar grupos funcionales
diferentes. Los isómeros se presentan entre compuestos diferentes
tales como: dienos y alquinos, aquenos y cicloalcanos, aldehídos
y cetonas, alcoholes y éteres, ácidos y ésteres,
entre otros.
Fórmula
bruta: C4H6
Alquino isómero de dieno
Fórmula
bruta: C3H6 Alqueno isómero de cicloalcanos
Isómeros
Espaciales:
Isómeros geométricos: en un compuesto orgánico
la rotación alrededor de un enlace simple carbono-carbono
es libre, esto permite que los átomos de dicho compuesto
tomen posiciones relativas formando las denominadas conformaciones.
La diferencia energética para alcanzar una configuración
u otra es muy pequeña apenas de 6 a 6 Kcal/mol, esto hace
imposible asilar las diferentes conformaciones de los compuestos
que presentan enlaces simples.
Cuando se trata de compuestos con doble enlace carbono-carbono,
la rotación está restringida por la cantidad de energía.
El doble enlace es rígido y sólo puede producirse
si el doble enlace se rompe, para lo cual es necesario alrededor
de 70 Kcal/mol.
Los isómeros geométricos contienen los mismos rasgos
estructurales, los mismos grupos atómicos, los mismos ángulos
de enlace y están unidos a las mismas posiciones en anillos
idénticos o estructuras de cadenas idénticas, solo
se diferencia en alguno de los grupos en el espacio, por lo que
se les llama estereoisómeros.
Configuración CIS: esta configuración se presenta
cuando grupos idénticos (hidrógenos, halógenos,
etc.) aparecen en un mismo lado del plano que pasa por los dos carbonos
por el doble enlace y es perpendicular al plano de la molécula.
Configuración TRANS: esta configuración se presenta
cuando los dos grupos idénticos aparecen en lados opuestos
de ese plano.
Los isómeros geométricos de una sustancia determinada
pueden ser separados experimentalmente, debido a que su configuración
les otorga propiedades físicas que los diferencian. Es así
que los isómeros Cis son más polares, presentan punto
de ebullición más altos y punto de fusión más
bajo.
Isómeros Ópticos: Los isómeros ópticos
son sustancias que física y químicamente son iguales,
su diferencia se encuentra en que desvían un rayo de luz
polarizada en distinto sentido. Si la desvían en el sentido
de las agujas del reloj (hacia la derecha) se denomina compuesto
dextrógiro y se representa con el signo (+), si lo hacen
en sentido contrario (hacia la izquierda) se denomina compuesto
levógiro (-).
La luz sin polarizar vibra en muchas direcciones que se resuelven
en planos perpendiculares entre si.
Para polarizar la luz se usa un prisma de Nicol que consiste en
dos cristales de calcita (CaCO3) unidos por bálsamo
de Canadá. Cuando la luz atraviesa el prisma se divide en
dos rayos: uno ordinario que vibra en el plano del papel y que es
reflejado totalmente por la capa del bálsamo de Canadá
y otro extraordinario que emerge del prisma y vibra en planos paralelos
(en un solo plano). Este último es el rayo de luz polarizada
y es el que se hace incidir sobre la sustancia cuya desviación
óptica se quiere medir y para lo cual se utiliza el polarímetro.
El polarímetro consta de dos prismas de Nicol, uno llamado
polarizador y el otro llamado analizador, éste último
puede ser girado y presenta una escala graduada que permite medir
en grados el signo y la amplitud de la desviación que experimenta
el rayo de luz polarizada. El número de grados el signo y
la amplitud de la desviación que experimenta el rayo de luz
polarizada. El número de grados de la rotación depende
de la naturaleza de la sustancia disuelta, de la distancia (longitud
del recorrido) que recorre la luz a través de la solución
y de la concentración de la solución.
El poder óptico rotatorio de una sustancia viene dado por
la falta de simetría de sus moléculas debido, generalmente,
a la existencia de un carbono asimétrico.
Un carbono asimétrico es aquel que está unido a cuatro
sustituyentes diferentes.
Un isómero óptico es la imagen especular del otro (imagen
opuesta tipo espejo), ambos reciben el nombre de enantiómeros,
enantiomorfos o antípodas ópticas.
Los enantiomorfos presentan las mismas propiedades químicas
y físicas (excepto su acción sobre la luz polarizada).
Una mezcla equimolecular (igual número de moléculas)
de dos enantiomorfos no presentará actividad óptica.
A esta mezcla se le llama mezcla racémica.