التزاوج المجسّم

التماثل في المجمعات

الأيزومرات هي أنواع كيميائية مختلفة لها نفس الصيغة الكيميائية.

غالبًا ما توجد المجمعات المعدنية الانتقالية كأيزومرات هندسية، حيث ترتبط الذرات نفسها من خلال نفس أنواع الروابط ولكن مع اختلافات في اتجاهها في الفضاء. مجمعات التنسيق مع اثنين من الروابط المختلفة في رابطة الدول المستقلة والمواقع العابرة من أيزومرات شكل يجند الفائدة. على سبيل المثال، يحتوي الأيون ثماني السطوح [Co(NH₃)₄Cl₂]⁺ على اثنين من الايزوميرات (الشكل 1) في تكوين سيز، تكون روابط كلوريد متجاورة. الأيزومر الآخر، التكوين ترانس، يحتوي على رابطتي كلوريد على الجانب الآخر مباشرة.

الشكل 1. الأيزومراتسيس و ترانس لـ [Co(H₂O)₄Cl₂]⁺ تحتوي على نفس الروابط المرتبطة بنفس أيون المعدن، لكن الترتيب المكاني يسبب لهذين المركبين خصائص مختلفة تمامًا.

الايزومرات الهندسية المختلفة للمادة هي مركبات كيميائية مختلفة. لديهم خصائص مختلفة، على الرغم من أن لديهم نفس الصيغة. على سبيل المثال، يختلف الايزوميرين لـ [Co(NH₃)₄Cl₂]NO₃ في اللون؛ الصيغة سيس هي اللون البنفسجي، والصيغة ترانس باللون الأخضر. علاوة على ذلك، فإن هذه الأيزومرات لها أعزام ثنائية القطب وقابلية ذوبان وتفاعلات مختلفة. كمثال على كيفية تأثير الترتيب في الفضاء على الخصائص الجزيئية، ضع في اعتبارك قطبية الايزوميرين [Co(NH₃)₄Cl₂]NO₃. تذكر أن قطبية جزيء أو أيون تتحدد بواسطة ثنائيات أقطاب الرابطة (التي ترجع إلى الاختلاف في الكهربية لذرات الترابط) وترتيبها في الفضاء. في أحد الأيزومرات ، تتسبب روابط كلوريد سيس في كثافة إلكترون أكبر على جانب واحد من الجزيء أكثر من الجانب الآخر، مما يجعلها قطبية. بالنسبة للأيزومر الترانس، تكون كل ربيطة على الجانب الآخر مباشرة من ربيطة متطابقة، لذلك تلغي ثنائيات أقطاب الرابطة، ويكون الجزيء غير قطبي.

هناك نوع آخر مهم من الأيزومرات وهو الأيزومرات الضوئية، أو اينانتيومير، حيث يكون جسمان عبارة عن صور معكوسة دقيقة لبعضهما البعض ولكن لا يمكن اصطفافهما بحيث تتطابق جميع الأجزاء. هذا يعني أن الأيزومرات الضوئية عبارة عن صور مرآة غير قابلة للتركيب. مثال كلاسيكي على ذلك هو زوج من الأيدي، حيث تكون اليد اليمنى واليسرى صورتين معكوسة لبعضهما البعض ولكن لا يمكن تراكبهما. تعتبر الأيزومرات الضوئية مهمة جدًا في الكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية لأن الأنظمة الحية غالبًا ما تشتمل على أيزومر بصري معين وليس الآخر. على عكس الأيزومرات الهندسية، فإن أزواج الأيزومرات الضوئية لها خصائص متطابقة تقريبًا (نقطة الغليان ، القطبية ، الذوبان ، إلخ). تختلف الايزومرات الضوئية فقط في الطريقة التي تؤثر بها على الضوء المستقطب وكيف تتفاعل مع الايزومرات الضوئية الأخرى. بالنسبة لمركبات التنسيق، يوجد العديد من مركبات التنسيق مثل [M(en)₃]ⁿ⁺ [حيث يكون Mⁿ⁺ عبارة عن أيون معدني مركزي مثل يشكل الحديد (III) أو الكوبالت (II)] يشكلون اينانتوميرات، كما هو مبين في الشكل 2. سوف يتفاعل هذان الأيزومران بشكل مختلف مع أيزومرات ضوئية أخرى. على سبيل المثال، حلزونات الحمض النووي عبارة عن أيزومرات بصرية، والشكل الذي يحدث في الطبيعة (الحمض النووي الأيمن) سوف يرتبط بأيزومر واحد فقط من [M(en)₃]ⁿ⁺ وليس الآخر.

الشكل 2. المركب [M(en)₃]ⁿ⁺ (Mⁿ⁺ = معدن أيون، إين = إيثيلين ديامين) له صورة معكوسة غير قابلة للتطابق.

يُظهر أيون [Co(en)₂Cl₂]⁺ التماثل الهندسي (سيس/ترانس)، ويتواجد أيزومر سيس الخاص به كزوج من الأيزومرات الضوئية (الشكل 3).

الشكل 3. توجد ثلاثة أشكال إيزوميرية من [Co(en)₂Cl₂]⁺. الايزومر ترانس، يتكون عندما يتم وضع الكلور في زاوية 180° لها خصائص مختلفة جدًا عن أيزومرات سيس. تشكل الصور المعكوسة لأيزومر سيس زوجًا من الأيزومرات الضوئية، والتي لها سلوك متطابق إلا عند التفاعل مع متشابهة أخرى.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Chapter 19.2 Coordination Chemistry of Transition Metals.