III. ISOMÉRIE
III.1 Introduction et définition
Dans le paragraphe II.3 , nous avons abordé la notion d'isomérie.
Isomères : des isomères sont des composés possédant la même formule brute (leur molécules sont donc formées
des mêmes atomes , en nombre égal), mais non de la même formule développée ; on dit qu'il y aentre eux une
relation d'isomérie .
Des isomères manifestent des différences plus ou moins marquées, dans leurs propriétés physiques et/ou dans leurs
propriétés chimiques .
Cette notion d'isomérie est très importante en chimie organique.
On distingue plusieurs types d'isomérie.
III.2 Isomérie de constitution
Le seul point commun entre des isomères "de constitution" est qu'ils ont la même formule brute. Ils n'appartiennent
pas à la même fonction et leur isomérie est en fait une simple coïncidence. Ils diffèrent à la fois par leurs propriétés
physiques et leurs propriétés chimiques.
Exemples: CH3 - CH2 - CH2 - COOH (acide)
HOH2C - CH = CH - CH2OH (dialcool , ou "diol")
CH3 - CHOH - CH2 - CHO (aldéhyde-alcool)
qui ont tous trois pour formule brute C4H8O2
III.3 Isomérie de position
La parenté des isomères "de position"est beaucoup plus grande : outre qu'ils ont la même formule brute , ils
appartiennent à la même fonction et ne diffèrent que par la position le long de la chaîne , d'un atome ou d'un groupe
d'atomes (entre autre , le groupe fonctionnel ). Leurs propriétés chimiques sont donc d'ordinaire voisine , mais leurs
propriétés physiques (température de fusion et d'ébullition , densité , spectres d'absorption , ... ) sont différentes.
Exemples:
CH3 - CH2 - CH = CH2 et CH3 - CH = CH - CH3 (position de la double liaison)
Le nombre de tels isomères pour une formule brute donnée peut-être étonnamment grand. Ainsi , il pourrait exister
75 hydrocarbures de formule C10H22 , 366'319 de formule C20H42 et plus de quatre milliards de formule C30H62.
III.4 Tautomérie
Parfois , deux isomères de constitution peuvent se transformer réversiblement l'un en l'autre. On dit alors que se sont
des formes tautomères , ou encore qu'il y a entre eux une relation de tautomérie.
Exemples:
Cétone Enol
Il s'agit d'un véritable échange chimique.
III.5 Isomérie "cis-trans"
Dans les composés portant une double liaison , l'enchaînement 
est plan et rigide , ce qui empêche
la rotation d'un carbone par rapport à l'autre.
Si ces deux carbones portent deux atomes ou groupes différents , il existe deux isomères stériques (dans l'espace).
Exemple: le 1,2 dichloroéthylène ClCH = CHCl existe sous deux formes :
et 
On nomme différemment ces deux isomères
- si les deux atomes de chlore se trouvent du même côté de la double liaison , c'est le composé "cis" (ou Z , de
l'allemand zusammen : ensemble).
- si les atomes de chlore se trouvent de part et d'autre de la double liaison, c'est le composé "trans" (ou E , de
l'allemand entgegen : opposé).
III.6 Chiralité
Certains objets sont identiques à leur image dans un miroir , à laquelle il peuvent être exactement superposés par la
pensée. Tel est le cas d'une tasse , d'un arrosoir ou de la tour Eiffel.
D'autres , au contraire ne sont pas identiques (superposable) à leur image dans un miroir. C'est le cas d'un escargot
(le sens d'enroulement de sa coquille est opposé), d'une main (l'image d'une main gauche est une main droite) ou de
la statue de la Liberté (elle ne tient pas son flambeau dans la même main).
Lorsqu'un objet n'est pas superposable à son image dans un plan , on dit qu'il est chiral , ou encore qu'il possède la
propriété de chiralité. Dans le cas contraire , il est achiral.
La chiralité d'un objet est lié à l'absence de certains éléments de symétrie dans la forme de cet objet. Dans la très
grande majorité des cas , les molécules chirales sont des molécules qui ne possèdent ni plan , ni centre de
symétrie.
1,2-dibromo-3,4-dichloro-cyclobutane
III.6.1 Le carbone asymétrique
Un carbone portant quatre atomes ou groupes d'atomes différents est asymétrique (on le symbolise par un
astérisque *). La molécule qui le contient ne peut posséder aucun élément de symétrie ; elle est donc chirale.
Un carbone doublement ou triplement lié ne peut en aucun cas être asymétrique.
III.6.2 Énantiomères
La conséquence la plus directe de la chiralité est qu'une molécule chirale peut exister sous deux formes
géométriquement différentes.
La relation qui existe entre ces deux formes est l'énantiomèrie et chacune est l'énantiomère de l'autre.
Exemple:
L'acide lactique CH3CHOH - COOH peut exister sous deux formes énantiomères que l'on peut représenter de la
façon suivante:
III.6.3 Activité optique
Dans la plupart des cas deux énantiomères manifestent des propriétés identiques et sont indiscernables.
Ils ont les mêmes constantes physiques et spectres d'absorption , mais ils diffèrent par leur pouvoir rotatoire.
Une molécule chirale a la particularité d'être "optiquement active" ou de posséder un "pouvoir rotatoire".
Ce qui signifie que si ces molécules sont traversées par des faisceaux de lumière polarisée plane , elles provoquent
une rotation du plan de polarisation de cette lumière.
L'angle de rotation est donné par la formule de BIOT :