Come, e se sì, in che modo si potrebbe cambiare una disposizione di struttura di una molecola? Cioè senza nè aggiungere nè togliere atomi si potrebbe modificare la struttura di una molecola a livello atomico?
Diciamo subito che la risposta è positiva.
In chimica, molecole composte dallo stesso numero e tipo di atomo (cioè con la stessa formula bruta) si chiamano isomeri. In altre parole, se due o più molecole, pur utilizzando lo stesso numero e tipo di atomi, hanno una differente disposizione spaziale degli atomi, queste molecole sono isomeriche.
Infatti, pur avendo la stessa composizione, queste molecole differiscono nelle proprietà in quanto è la struttura spaziale che governa il modo in cui possono interagire tra di loro.
Ci sono tre differenti tipi di isomeri:
1. Isomeri strutturali: molecole con la stessa formula molecolare, ma con differente connettività. Un esempio è dato nella figura 1, in cui l’ isomeria strutturale è determinata da un doppio legame in una molecola con formula C4H8.
figura 1
2. Isomeri configurazionali (figura 2): molecole con la stessa formula molecolare e la stessa connettività, ma con differente arrangiamento spaziale degli atomi, che non possono essere interconvertiti da una semplice rotazione intorno ad un legame singolo (nella maggior parte dei casi, queste rotazioni sono libere o possono avvenire con una energia relativamente bassa, vedi isomeri conformazionali).
figura 2
3. Isomeri conformazionali: molecole con la stessa formula molecolare e la stessa connettività, ma con differente arrangiamento spaziale degli atomi che possono essere interconvertiti da una semplice rotazione intorno ad un legame singolo (nella figura 3 sono rappresentate alcune conformazione del pentano).
figura 3
Per convertire una molecola nel suo isomero strutturale o configurazionale, occorre quindi effettuare una vera e propria reazione chimica, cioè rompere un legame e ricostituirlo con una differente geometria.
Per convertire una molecola nel suo isomero conformazionale, basta una piccola energia, in pratica a temperatura ambiente gli isomeri conformazionali si trasformano continuamente l’uno nell’altro ed il sistema è costituito da una miscela di conformeri.