التماثل

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 11 صور
الموسوعة الحرة

في الكيمياء ، يُعرف التماثل أو التماكب بأنه العملية التي يتحول فيها جزيء أو أيون متعدد الذرات أو جزء جزيئي إلى متماثل ذي بنية كيميائية مختلفة . [ 1 ] يُعدّ التحوّل إلى الإينول مثالاً على التماثل، وكذلك التماكب التوتوميري . [ 2 ]

عندما تكون طاقة التنشيط لتفاعل التماثل صغيرة بما يكفي، يمكن غالبًا ملاحظة كلا المتماثلين، وستتحول نسبة التوازن بينهما في حالة توازن تعتمد على درجة الحرارة. توجد العديد من قيم فرق الطاقة الحرة القياسية.Δجي∘{\displaystyle \Delta G^{\circ }}تم حسابها، مع وجود توافق جيد بين البيانات المرصودة والمحسوبة. [ 3 ]

أمثلة وتطبيقات

الألكانات

يحدث التماثل الهيكلي في عملية التكسير ، المستخدمة في صناعة البتروكيماويات لتحويل الألكانات ذات السلسلة المستقيمة إلى إيزوبارافينات كما هو موضح في تحويل الأوكتان العادي إلى 2،5-ثنائي ميثيل هكسان (وهو "إيزوبارافين"): [ 4 ]

تُفضل أنواع الوقود التي تحتوي على هيدروكربونات متفرعة لمحركات الاحتراق الداخلي نظرًا لارتفاع رقم الأوكتان فيها . [ 5 ] ومع ذلك، تعمل محركات الديزل بشكل أفضل مع الهيدروكربونات ذات السلسلة المستقيمة.

الألكينات

سيس مقابل ترانس

تُعدّ الألكينات المتحولة أكثر استقرارًا بحوالي 1 كيلو كالوري/مول من الألكينات المقابلة. ومن الأمثلة على ذلك الفرق بين 2-بيوتين المقابل والمتحول. يُعزى هذا الاختلاف إلى التفاعلات غير الرابطية غير المواتية في المتصاوغ المقابل. يُساعد هذا التأثير في تفسير تكوّن الدهون المتحولة في عمليات تصنيع الأغذية. في بعض الحالات، يُمكن عكس عملية التماثل باستخدام الأشعة فوق البنفسجية. يتحول المتصاوغ المتحول من الريسفيراترول إلى المتصاوغ المقابل في تفاعل كيميائي ضوئي . [ 6 ]

التماثل الضوئي للريسفيراترول

الطرفي مقابل الداخلي

تفضل الألكينات الطرفية أن تتحول إلى ألكينات داخلية:

ح 2 ج = CHCH 2 CH 3 → CH 3 CH = CHCH 3

لا يحدث التحويل أساسًا في غياب المحفزات المعدنية. تُستخدم هذه العملية في عملية شل للأوليفينات العليا لتحويل ألفا-أوليفينات إلى أوليفينات داخلية، والتي تخضع لتفاعل تبادل الأوليفينات .

أمثلة عضوية أخرى

يُعدّ التماثل موضوعًا رئيسيًا في كيمياء السكريات. ويوجد الجلوكوز ، وهو السكر الأكثر شيوعًا، في أربعة أشكال.

متصاوغات د -جلوكوز
ألفا- د- غلوكوفورانوز
β- د -غلوكوفورانوز
ألفا- د- غلوكوبيرانوز
β- د -غلوكوبيرانوز

يُعدّ التماثل الألدوز-كيتوز ، المعروف أيضًا باسم تحول لوبري دي بروين-فان إيكنشتاين، مثالًا في كيمياء السكريات . [ 7 ]

الكيمياء غير العضوية والكيمياء العضوية المعدنية

يوجد المركب ذو الصيغة ( C₅H₅ ) ₂Fe₂ (CO) ₄ في المحلول على شكل ثلاثة متصاوغات. في أحد هذه المتصاوغات ، تكون روابط CO طرفية. وعندما يكون زوج من روابط CO جسريًا ، يكون المتصاوغان cis وtrans ممكنين اعتمادًا على موقع مجموعات C₅H₅ . [ 8 ]

ومن الأمثلة الأخرى في الكيمياء العضوية الفلزية عملية التماثل الرابطي لمركب ديكافينيل فيروسين ، [ ( η5 - C5Ph5 ) 2Fe ] . [ 9 ] [ 10 ]

تكوين ديكافينيل فيروسين من متصاوغه الرابط
تكوين ديكافينيل فيروسين من متصاوغه الرابط

الكيمياء الحيوية

الأيزوميرازات هي فئة عامة من الإنزيمات التي تحول الجزيء من أيزومر إلى آخر.

التصنيف الحركي

من وجهة نظر حركية ، يمكن تصنيف عمليات التماثل إلى فئتين. [ 11 ] تشمل الحالات في الفئة الأولى التحولات بين البنى المتكافئة. معظم الأنواع الكيميائية قابلة من حيث المبدأ لمثل هذه العمليات. تتضمن العديد من هذه الحالات جزيئات ديناميكية ، مثل انقلاب حلقة السيكلوهكسان (انقلاب الكرسي)، والانقلاب الهرمي للأمونيا، ودوران بيري الزائف في المركبات خماسية التناسق (مثل PF5 ، Fe(CO) 5 )، وإعادة ترتيب كوب للبولفالين أو التواءات راي-دوت / بايلار لتكوين المتصاوغات الضوئية للمركبات ثمانية السطوح ذات ثلاث حلقات مخلبية ثنائية السن ( الكيرالية الحلزونية ).

في الفئة الثانية الواسعة من عمليات التماثل، تكون المتماكبات غير متكافئة. ومن الأمثلة على ذلك عمليات التماثل التوتوميري ( كيتو-إينول ، لاكتام-لاكتيم ، أميد-إيميديك ، إينامين-إيمين ، نيتروزو-أوكسيم ، كيتين-إينول ، إلخ) حيث يكون أحد المتماكبات أكثر استقرارًا من الآخر.

مخطط التركيز لآلية التفاعل A = B عندما k1 = k2

يؤدي هذا المخطط إلى نظام المعادلات التفاضلية التالية :

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " التماثل ". doi : 10.1351/goldbook.I03295
  2. ↑ أنتونوف، ل. (2016). التماكب: مفاهيم وتطبيقات في العلوم والتكنولوجيا ( الطبعة الأولى). فاينهايم، ألمانيا: وايلي-في سي إتش. رقم ISBN  978-3-527-33995-2.
  3. ↑ كيفية حساب طاقات التماثل للجزيئات العضوية باستخدام طرق الكيمياء الكمية، ستيفان غريم ، مارك شتاينميتز، ومارتن كورث، مجلة الكيمياء العضوية ؛ 2007 ؛ 72(6)، ص 2118-2126؛ (مقالة) doi : 10.1021/jo062446p
  4. ↑ إيريون، والثر دبليو؛ نيوويرث، أوتو إس. (2000). "تكرير النفط". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . doi : 10.1002/14356007.a18_051 . ISBN 3-527-30673-0.
  5. ^ كارل جريسبوم. أرنو بير؛ ديتر بيدنكاب؛ هاينز فيرنر فوج؛ دوروثيا جاربي; كريستيان بايتز؛ جيرد كولين؛ ديتر ماير؛ هارتموت هوك (2002). "الهيدروكربونات". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a13_227 . رقم ISBN 3-527-30673-0.
  6. ↑ إليز برنارد، فيليب بريتز-مكيبين، نيكولاس جيرنيجون (2007). "التحويل الضوئي للريسفيراترول: تجربة استقصائية موجهة تكاملية"". مجلة التعليم الكيميائي . 84 (7): 1159. Bibcode : 2007JChEd..84.1159B . doi : 10.1021/ed084p1159 .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  7. ^ "تحول لوبري دي بروين فان إيكنشتاين" . مرجع أكسفورد . تم الاسترجاع 2025-07-08 .
  8. ↑ هاريس، دانيال سي.؛ روزنبرغ، إدوارد؛ روبرتس، جون دي. (1974). "أطياف الرنين المغناطيسي النووي للكربون-13 وآلية تبادل الكربونيل الجسري الطرفي في ثنائي- µ -كربونيل-ثنائي [ كربونيل( η -سيكلوبنتادينيل)حديد ] (Fe–Fe) [ {( η -C 5 H 5 )Fe(CO) 2 } 2 ] ؛ cd -ثنائي- µ -كربونيل- f -كربونيل- ae -ثنائي( η -سيكلوبنتادينيل)- b -(ثلاثي إيثيل-فوسفيت)ثنائي-حديد(Fe–Fe) [ ( η -C 5 H 5 ) 2 Fe 2 (CO) 3 P(OEt) 3 ] ، وبعض المركبات ذات الصلة" (PDF) . مجلة الجمعية الكيميائية: معاملات دالتون (22): 2398– 2403. doi : 10.1039/DT9740002398 . ISSN 0300-9246 . 
  9. ↑ براون، ك.ن.؛ فيلد، ل.د.؛ لاي، ب.أ.؛ ليندال، س.م.؛ ماسترز، أ.ف. (1990). "( η⁵-بنتافينيل سيكلوبنتادينيل){1-(η⁶-فينيل)-2،3،4،5-تترافينيل سيكلوبنتادينيل}حديد(II)، [Fe(η⁵-C₅Ph₅ ) { ( η⁶ - C₆H₅ ) C₅Ph₄ } ] ، وهو متصاوغ رابطة من ديكافينيل فيروسين " . مجلة الجمعية الكيميائية، الاتصالات الكيميائية ( 5): 408-410 . doi : 10.1039 /C39900000408 .
  10. ↑ فيلد، إل دي؛ هامبلي، تي دبليو؛ همفري، بي إيه؛ ليندال، سي إم؛ غينسفورد، جي جي؛ ماسترز، إيه إف؛ سانت بيير، تي جي؛ ويب، جيه. (1995). "ديكافينيلفيروسين". المجلة الأسترالية للكيمياء 48 ( 4): 851-860 . doi : 10.1071/CH9950851 .
  11. ↑ أرنوت، لويس ج. (2021). الحركية الكيميائية: من التركيب الجزيئي إلى التفاعلية الكيميائية ( الطبعة الثانية). أمستردام، هولندا؛ كامبريدج، ماساتشوستس: إلسيفير. ISBN  978-0-444-64039-0. OCLC 1063653763 .