이성질체(일반화학)

본문내용

s-[CoCl2(en)2]Cl을 d-tartaric acid로 처리하면 d-와 l-의 cis-[CoCl2(en)2]+이 모두 d-tartaric acid의 염의 결정으로 석출된다. 이 염은 서로 광학이성질체가 아니고, 용해도가 다르다.
<출처 : 일반화학 교보문고
저자 - Darrell D.Ebbing, Mark S.Wrighton>
4) 광학이성질체(optical isomer ; enantiomers)
: 오른손과 왼손은 서로 마주 보면 거울을 보고 있듯이 똑같지만 결코 같은 손은 아니다.(오른손 위에 왼손을 올려놓으면 결코 포개지지 않는다.) 물질 중에서도 화학식이 같으면서 서로 거울을 보듯 똑같은 것처럼 보이지만 결코 포개지지 않는 물질이 있는데 이 물질을 광학 이성질체라 한다.
착이온(complex ion)은 광학 이성질체를 가질 수 있지만 탄소화합물도 광학 이성질체를 가질 수 있다. 락트산을 예로 들어보자.
탄소화합물이 광학 이성질체를 가지기 위해서는 반드시 비대칭탄소가 있어야만 한다. 비대칭탄소란 탄소원자에 4개의 서로 다른 원자나 원자단이 결합되어 있는 경우를 말한다. 위의 락트산을 보면 탄소에 결합되어 있는 원자나 원자단의 종류가 -H, -CH3, -OH, -COOH로 서로 다른 4종류가 있으므로 중심에 있는 탄소는 비대칭탄소이고 광학 이성질체를 가질 수 있다. 광학 이성질체는 녹는점, 끓는점, 색깔 등이 모두 같다.(물리적, 화학적 성질이 모두 같다. 보통의 이성질체는 물리적, 화학적 성질이 다르다) 그러나 한 가지 다른 점은 편광(polarized light)을 회전시키는 능력이다.(이것을 선광성이라 한다.) 락트산을 보면 그림의 왼쪽에 있는 락트산은 편광을 오른쪽으로(시계방향으로) 회전시키는 능력(d-락트산)이 있고 오른쪽의 락트산은 편광을 왼쪽으로 회전시키는 능력(l-락트산)이 있다.
위의 그림으로 설명하면 시료관에 d-락트산을 넣으면 편광이 시계 방향으로 α°만큼 휘어지고, l-락트산을 같은 농도로 넣으면 편광을 반시계 방향으로 α°만큼 휘어지게 한다. 만약 d-락트산과 l-락트산을 같은 농도로 섞어서 넣는다면 편광은 어느 쪽으로도 회전하지 않는다. 이를 라세미 혼합물(racemic mixture)이라 한다.
<출처 : http://home.hanmir.com/~ksgonn/화학/화학자료/광학이성질체.htm>
4. 수화이성질체(hydrate isomer)
: 착물에서 물분자의 위치에 차이가 있는 이성질체이다. 잘 알려진 예는 CrCl36H2O의 성분을 가진 세 가지 크롬착물이다.
[Cr(H2O)6]Cl3 violet compound
[Cr(H2O)5Cl]Cl2H2O light green compound
[Cr(H2O)4Cl2]Cl2H2O dark green compound
보라색 착물에서 모든 물분자가 크롬원자에 배위하였다. 다른 착물에서는 하나 또는 두 물분자가 금속원자에 직접 결합하지 않고, 결정격자의 어느 다른 부위에 있다. 이러한 착물들은 전도도 측정으로 구별할 수 있다(화학식당 이온의 수를 결정할 수 있다). 또한 과량의 AgNO3에 의하여 침전되는 AgCl의 양으로 구별할 수 있다(CR에 결합한 Cl-은 침전되지 않는다). 더욱이 Cr 원자에 직접 결합하지 않은 물분자는 쉽게 떨어진다. 즉, 이 이성질체들은 진한 황산이 있는 건조한 공기에 노출시키면 상이하게 행동한다.(진한 황산은 탈수제이다)
<출처 : 일반화학 교보문고
저자 - Darrell D.Ebbing, Mark S.Wrighton>
5. 배위이성질체(coordination isomer)
: 리간드가 금속원자 사이에 분배되어 있는 방식에서 차이가 나는 두 이온, 즉 다른 착물 양이온과 착물 음이온으로 구성된 이성질체이다. 예는 아래와 같다.
[Cu(NH3)4][PtCl4] and [Pt(NH3)4][CuCl4]
앞의 화합물에서 NH3 리간드가 구리와 결합하고 있으며 Cl-은 백금과 결합하고 있다. 뒤의 화합물에서는 이 리간드들이 바뀌어있다. 리간드가 같은 두 원자 사이에 서로 다른 방법으로 분배되어 있을 수도 있다. 이러한 종류의 배위이성질체의 예는 아래와 같다.
[Pt(NH3)4][PtCl4] and [Pt(NH3)3Cl][Pt(NH3)Cl3]
<출처 : 일반화학 교보문고
저자 - Darrell D.Ebbing, Mark S.Wrighton>
6. 결합이성질체(linkage isomer)
: 금속원자와 결합한 한 리간드의 원자가 상이한 착물의 이성질체이다. NO2-와 같은 리간드는 금속과 질소원자의 전자쌍을 통해서 배위할 수도 있으며, 산소원자의 전자쌍을 통하여 금속과 배위할 수도 있다. O에 결합한 NO2 리간드의 착물은 구조가 [Co(NH3)5(ONO)]Cl2이며, 여기서 NO2 리간드는 O-한 사실을 강조하려고 ONO로 표시한다. 이 화합물은 붉은색이며, 노란 갈색의 이성질체 [Co(NH3)5(NO2)]Cl2로 서서히 변한다. 여기서 NO2 리간드는 금속과 N이 결합을 하고 있다. NO2-와 같이 두 종류의 원자가 각각 결합할 수 있는 리간드를 양쪽자리리간드(ambidentate)라고 한다. 양쪽자리리간드의 다른 예에는 SCN-이 있는데 이 리간드는 황원자나 질소원자를 통하여 결합할 수 있다.
<출처 : 일반화학 교보문고
저자 - Darrell D.Ebbing, Mark S.Wrighton>
7. 이성질체화(異性質體化, isomerizaion)
: 분자식을 바꾸지 않고 그 화학구조를 바꾸는 반응. 석유정제공업에서는 n-펜탄 반응을 하기 위해서는 염화알루미늄인산 및 실리카-산화알루미늄계 고체산 등의 산성촉매가 필요하다. 또 제올라이트에 백금 등을 담지 시킨 2원기능촉매를 이용하여 가솔린을 수소가합에서 이성질체화하는 방법도 있다. 석유화학공업에서 중요한 이성질체화반응의 예는 다음 식으로 나타낸 크실렌의 이성질체화로서, 수요가 적은 m-크실렌을 수요가 많은 o-크실렌 또는 p-크실렌으로 변환시키는 반응이다. 이 반응에서는 염화 알루미늄, 플루오르화붕소+플로오르화수소, ZSM-5(합성 제올라이트) 등이 이용된다.
<출처 : 학원세계대백과사전 23권 (학원출판공사)>

키워드

이성질체,   구조이성질체,   입체이성질체,   수화이성질체,   배위이성질체,   결합이성질체,   이성질체화