¿Qué son los isómeros estructurales?

  • Burgess

Los isómeros estructurales son compuestos de la misma fórmula química que poseen diferentes estructuras y propiedades en función de cómo se ordenan sus átomos constituyentes. Por ejemplo, hay dos isómeros estructurales con la misma fórmula química C 4 H 10 , a saber, butano normal CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 y metilpropano (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 3 . Es interesante observar que el butano normal hierve a -0.5 grados Celsius, mientras que el metilpropano hierve a +28 grados Celsius. A medida que crece el número de átomos, aumenta el número de isómeros. Hay tres isómeros estructurales con fórmula química C 5 H 12 , cinco con fórmula C 6 H 14 y nueve con fórmula C 7 H 16 .

Los isómeros estructurales de carbono no están restringidos solo al carbono e hidrógeno, aunque esos son los casos más conocidos de isomerismo estructural. En el botiquín doméstico se puede encontrar C 3 H 8 O, o alcohol isopropílico, a veces identificado como "alcohol isopropílico". Su fórmula estructural es CH 3 CH (OH) CH 3 . Además, hay alcohol n-propílico, CH 3 CH 2 CH 2 (OH) e incluso metiletil éter, CH 3 OCH 2 CH 3 , aunque es probable que ninguno de estos dos compuestos se encuentre en el hogar. También hay isómeros estructurales de compuestos de carbono que contienen otros átomos.

Lo que hace posible tal abundancia de formas isoméricas es la capacidad de los átomos de algunos elementos, especialmente el carbono, para unirse entre sí. Esto se debe a la naturaleza de los enlaces entre los átomos. Los átomos de carbono adyacentes están unidos por enlaces covalentes, enlaces en los que los átomos participantes comparten electrones por igual, en lugar de transferirlos de un átomo a otro. Para ilustrar, en la sal de mesa ordinaria, NaCl, el átomo de sodio participante cede su único electrón disponible al átomo de cloro, y los dos átomos son atraídos electrostáticamente. Nada como esto existe entre los átomos de carbono unidos en etano, C 2 H 6 .

El silicio y el boro poseen la misma capacidad de unirse entre sí sin transferencia de electrones. Los isómeros estructurales de silicio y boro están bien ilustrados en los silanos, compuestos de silicio e hidrógeno, y los boranos, compuestos de boro e hidrógeno. Los compuestos de carbono e hidrógeno comienzan con la molécula de metano, CH 4 . Análogamente a esto, los compuestos de silicio e hidrógeno comienzan con silano, SiH 4 . Curiosamente, los compuestos de boro e hidrógeno comienzan de manera diferente con borano, BH 3 , un compuesto conocido solo en estado gaseoso que se dimeriza rápidamente para formar B 2 H 6 .

La capacidad de formar isómeros estructurales aumenta en gran medida el número de compuestos posibles con un rango casi infinito de propiedades. En el caso del carbono, los isómeros estructurales hacen posible los compuestos de la vida. Para el silicio y el boro, la gran variedad de compuestos ofrece al mundo científico y manufacturero una gran cantidad de reactivos. Una aplicación de derivados de silano es en recubrimientos que permiten que materiales biológicamente inofensivos se unan a estructuras de implantes de titanio. En cuanto a los boranos, pueden usarse en síntesis orgánicas especializadas, en pilas de combustible exóticas e incluso para combustible de cohetes.