Isomerie: einfach erklärt
Isomere sind Verbindungen mit derselben Summenformel, aber unterschiedlicher Struktur. Weil ihre Atome anders verknüpft oder anders im Raum angeordnet sind, haben sie verschiedene Eigenschaften.
Konstitutionsisomerie
Bei Konstitutionsisomeren sind die Atome in unterschiedlicher Reihenfolge verknüpft. Ein Beispiel ist C₄H₁₀: Als unverzweigte Kette ist es Butan mit einer Siedetemperatur von -1 °C, als verzweigtes 2-Methylpropan (Isobutan) siedet es schon bei -12 °C.
Konstitutionsisomere können sogar zu verschiedenen Stoffklassen gehören. Hinter C₂H₆O steckt zum einen Ethanol, ein Alkohol mit einer Siedetemperatur von 78 °C, zum anderen Dimethylether, ein Gas mit einer Siedetemperatur von -24 °C.
Wie viele Isomere es gibt
Mit der Zahl der Kohlenstoffatome steigt die Zahl möglicher Isomere schnell an. Bei den Alkanen gibt es zu C₄H₁₀ zwei Isomere, zu C₅H₁₂ drei, zu C₆H₁₄ fünf und zu C₁₀H₂₂ schon 75.
Deshalb reicht eine Summenformel in der organischen Chemie oft nicht aus. Man verwendet Strukturformeln oder Halbstrukturformeln wie CH₃-CH₂-OH, die zeigen, wie die Atome verbunden sind.
Stereoisomerie
Bei Stereoisomeren sind die Atome gleich verknüpft, aber unterschiedlich im Raum angeordnet. Ein Beispiel ist die cis-trans-Isomerie bei Alkenen, die durch die starre Doppelbindung entsteht.
Eine weitere Form sind Spiegelbildisomere. Sie entstehen, wenn ein Kohlenstoffatom vier verschiedene Bindungspartner hat, wie bei der Milchsäure. Die beiden Formen verhalten sich wie linke und rechte Hand: Sie sind Spiegelbilder, lassen sich aber nicht zur Deckung bringen.