Isomerie — Chemie, 14–17
Manche Moleküle haben dieselbe Summenformel, aber eine andere Anordnung ihrer Atome. Solche Strukturen können unterschiedliche Formen, Eigenschaften und Anwendungen besitzen.
Gleiche Bausteine, andere Anordnung
Isomere sind verschiedene Moleküle mit derselben Anzahl von Atomen jeder Sorte. Die Atome sind jedoch anders verbunden oder angeordnet, deshalb können sich die Moleküle unterschiedlich verhalten. Eine Formel zeigt dir, was enthalten ist, aber nicht immer, wie die Struktur aufgebaut ist.
Warum braucht die Struktur ein eigenes Konzept?
Eine Summenformel allein erlaubt manchmal nur wenige Vorhersagen. Chemiker entdeckten, dass Verbindungen mit derselben Formel verschiedene Siedepunkte, Gerüche oder Reaktionen haben können. Isomerie erklärt dieses Problem: Nicht nur die Anzahl, sondern auch die Anordnung der Atome zählt.
Zwei Strukturen für C₄H₁₀
Beginne mit C₄H₁₀: vier Kohlenstoff- und zehn Wasserstoffatome. Sie können eine gerade Kette bilden: CH₃–CH₂–CH₂–CH₃, Butan genannt. Oder ein Kohlenstoffatom bildet eine Verzweigung: CH₃–CH(CH₃)–CH₃, 2-Methylpropan. Die Formeln stimmen überein, die Strukturen nicht.
Die Formel ist nicht das ganze Molekül
Es ist verständlich zu denken, gleiche Formeln bedeuteten gleiche Stoffe: Für viele Rechnungen reicht die Formel aus. Doch C₄H₁₀ kann zwei Isomere bezeichnen, deren unterschiedliche Formen die Packung der Moleküle und ihren Siedepunkt verändern.
Isomere in Arzneimitteln
Ein Medikament kann wirken, weil sein Molekül zu einem bestimmten biologischen Ziel passt, ähnlich wie ein Schlüssel in ein Schloss. Ein Isomer mit denselben Atomen kann dreidimensional anders angeordnet sein und schlechter passen oder anders wirken. Deshalb prüfen Arzneimittelentwickler die Struktur und nicht nur die Formel.
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