Isomerização é o fenômeno caracterizado pela existência de duas ou mais substâncias que apresentam fórmulas moleculares idênticas, mas que diferem em suas fórmulas estruturais.Reações de isomerização normalmente ocorrem em um equilíbrio em que um isômero é convertido no outro, normalmente catalisado por uma base. Essa reação não gerará subprodutos uma vez que o isômero é constituído dos mesmos átomos do produto de partida.
O estudo da isomeria é dividido em:
* Isomeria plana - o fenômeno pode ser percebido pela simples análise da fórmula estrutural plana;
* Isomeria espacial (Esteroisomeria) - neste caso, a isomeria só é perceptível por meio da análise da fórmula estrutural espacial. A isomeria espacial é dividida em duas partes: a isomeria geométrica (cis-trans ou ExZ) e a isomeria óptica.
Por exemplo: Etanol e Éter dimetílico possuem a mesma fórmula (C2H6O).
A isomerização transforma hidrocarbonetos de cadeia normal em hidrocarbonetos isômeros de cadeia ramificada (de maior octanagem) diante do uso de catalisadores e aquecimento.