[자연과학] 이성질체

이성질체
● 이성질체 [異性質體, isomer]
동일 분자식을 가지면서 성질이 다른 것.
이성체?아이소머라고도 한다. 분자식 또는 화학식이 같아도 구조가 다르기 때문에 물리적 성질 또는 화학적 성질이 다른 물질이 2개 이상 존재할 때 그것들을 서로 이성질체라고 하며, 그런 현상을 이성질현상이라고 한다.
예를 들면 무기화합물에서는 염화크롬(Ⅲ)육수화물은 화학식이 CrCl3?6H2O인데 적자색?청록색?녹색?녹갈색의 4종이 알려져 있고 각각 물에 녹았을 때 존재하는 이온의 가수(價數)도 2,3,1,0과 같이 다르다. 이것들은 각각 [Cr(H2O)6]Cl3, [CrCl(H2O)5]Cl2?H2O, [CrCl2(H2O)4]Cl?2H2O, [CrCl3(H2O)3]?3H2O와 같은 구조를 가진 것이며 이성질체이다.
또 유기화합물에서는, 예를 들면 분자식 C2H6O인 화합물에는 시성식 C2H5OH의 에탄올과 CH3OCH3인 디메틸에테르의 2종이 있으며 이성질체가 존재한다. 이들은 구조이성질체현상(構造異性質體現象)이라고 하는데 그 밖의 중요한 것으로는 기하이성질체?광학이성질체?토토메리현상[互變異性] 등이 있다.
기하이성질체와 광학이성질체는 함께 입체이성질체라 하고, 화합물의 입체배치의 차이에 의해서 생긴다. 또 토토메리현상이란 화합물이 2종의 이성질체로서 존재하고 그것들이 쉽게 서로 변화하는 경우를 말한다.
● 기하이성질체 [幾何異性質體, geometrical isomer]
이중결합으로 연결된 두 원자에 결합된 원자 또는 원자단(原子團)의 공간적 배치가 다른 이성질체.
기하이성질체는 밀도, 녹는점, 끓는점, 쌍극자 모멘트 등의 물리적 성질이 현저하게 다르고, 반응성도 다르다. cis-이성질체가 trans- 이성질체로 변화되려면 탄소 사이의 이중결합이 끊어져야 하기 때문에 쉽게 변환되지 않지만, 열이나 빛을 쬐면 변환이 일어나기도 한다.
탄소 이외…

① 유기화합물: 치환기가 차지하는 위치의 차이에 의하여 생기는 이성질체. 구조이성질체의 하나로서 그 예로는 오르토크실렌(o-xylen), 메타크실렌(m-xylen), 파라크실렌(p-xylen)이 있다.

② 착물(錯物): 리간드[配位子] 상호간의 공간적인 위치의 차이에 의하여 생기는 이성질체를 말한다.

① 탄소 사슬구조의 차이에 의해서 생기는 것: n-부탄과 iso-부탄

② 위치이성질체현상, 즉 치환기의 위치의 차이에 의해서 생기는 것 : 디클로로벤젠의 오르토(o-) ? 메타(m-) ? 파라(p-)형 ? n-프로필알코올과 iso-프로필알코올

③ 작용기이성질체현상, 즉 작용기의 차이에 의해서 생기는 것 : 에틸알코올과 디메틸에테르

④ 메타이성질체현상, 즉 이중결합 또는 삼중결합의 위치의 차이에 의해서 생기는 것 : α-부틸렌과 β-부틸렌

⑤ 핵이성(核異性)질체현상, 즉 고리를 형성하는 원자 사이의 결합의 차이에 의해서 생기는 것: 칸판과 피난.

⑥ 고리이성질체현상, 즉 하나의 고리 속에 들어 있는 특정원자에 대한 상대적 위치의 차이에 의해서 생기는 것 : 이미다졸과 피라졸, 또한 무기화합물에서는 원자단이 결합하고 있는 모양의 차이에 의해서 생기는 이성질체현상을 말하며, 염이성(鹽異性)질체현상이라고도 한다. 예를 들면 ［Co(NO2)(NH3)5］Cl2(황갈색) 및 ［Co(ONO)(NH3)5］Cl2(적색)에서 전자의경우는 Co와 N이 결합하고 있으나, 후자의 경우는 Co와 O가 서로 결합하고 있으며, 이들은 염이성질체현상을 보인다.