¿Cómo difieren los isómeros entre sí y por qué?

Los isómeros son compuestos con la misma fórmula química pero diferentes estructuras. Una prueba importante de la teoría de Werner de los complejos de coordinación implicó el estudio de los complejos de coordinación que formaron los isómeros (literalmente, “partes iguales”).

Ejemplo: Hay dos isómeros para el ion complejo Co (NH3) 4Cl2 +, como se muestra en la figura a continuación.
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Las estructuras de estos isómeros difieren en la orientación de los dos iones cloruro alrededor del ion Co3 +. En el isómero trans, los cloruros ocupan posiciones una frente a la otra en el octaedro. En el isómero cis, ocupan posiciones adyacentes. La diferencia entre los isómeros cis y trans puede recordarse al señalar que el prefijo trans se usa para describir cosas que están en lados opuestos, como en transatlántico o transcontinental.

En el momento en que Werner propuso su teoría, solo un isómero del complejo [Co (NH3) 4Cl2] Cl era conocido como el complejo verde. Werner predijo que debería existir un segundo isómero y su descubrimiento en 1907 de un compuesto púrpura con la misma fórmula química fue un paso clave para convencer a los científicos que aún criticaban su modelo.

Los isómeros Cis / trans también son posibles en complejos de cuatro coordenadas que tienen una geometría plana cuadrada. La figura a continuación muestra las estructuras de los isómeros cis y trans de diclorodiamminaplatino (II). El isómero cis se usa como un fármaco para tratar tumores cerebrales, bajo el nombre comercial de cisplatino. Este complejo planar cuadrado se inserta en los surcos en la estructura de doble hélice del ADN en las células, lo que inhibe la replicación del ADN. Esto ralentiza la velocidad a la que crece el tumor, lo que permite que los mecanismos naturales de defensa del cuerpo actúen sobre el tumor.
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Isómeros quirales

Se puede entender otra forma de isomería al considerar la diferencia entre los guantes y las manoplas. Un guante en cada par se adapta a la mano izquierda, y el otro se adapta a la mano derecha. Las manoplas usualmente se ajustan bien en cualquier mano. Para entender por qué, sostenga un guante y una manopla frente a un espejo. No hay diferencia entre la manopla que se muestra en la figura a continuación y su imagen especular. Sin embargo, existe una diferencia entre el guante y su imagen especular. La imagen del espejo del guante que se adapta a la mano izquierda se parece al guante que se ajusta a la mano derecha, y viceversa.
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Cada miembro de un par de guantes es la imagen especular del otro, de la misma forma en que las manos derecha e izquierda son imágenes especulares entre sí. Por lo tanto, los guantes tienen la misma propiedad que las manos sobre las que se colocan. Como resultado, se dice que son quirales (del cheir griego, mano). Por definición, cualquier objeto que tenga una imagen especular diferente de él es quiral. El ion Co (en) 33+ es un ejemplo de una molécula quiral, que forma un par de isómeros que son imágenes especulares entre sí (ver la figura a continuación). Estos isómeros tienen propiedades físicas y químicas casi idénticas. Tienen el mismo punto de fusión, punto de ebullición, densidad y color, por ejemplo. Solo difieren en la forma en que interactúan con la luz polarizada en el plano.

Compuesto ópticamente activo y luz polarizada

La luz consiste en campos eléctricos y magnéticos que oscilan en todas las direcciones perpendiculares a la trayectoria del rayo de luz. Cuando la luz pasa a través de un polarizador, como una lente en un par de gafas de sol polarizadas, estas oscilaciones están confinadas a un solo plano. Se dice que los compuestos que pueden rotar la luz polarizada en el plano son ópticamente activos. Aquellos que giran el plano de polarización hacia la derecha (sentido horario) se dice que son dextrógiros (del latín dexter, “derecho”). Los que rotan el plano hacia la izquierda (en sentido antihorario) son levorrotatorios (del latín laevus, “izquierda”). Todos los compuestos quirales son ópticamente activos; un isómero es dextrógiro y el otro levógiro.