Izotopy a izomery
Istnieją różnice między różnymi atomami. Istnieją również różnice w tych samych elementach. Izotopy są przykładami różnic w obrębie pojedynczego elementu.
Cząsteczka lub jon o tym samym wzorze cząsteczkowym mogą istnieć na różne sposoby w zależności od kolejności wiązań, różnic w rozkładzie ładunków, sposobu, w jaki układają się w przestrzeni itp.; są one znane jako izomery.
Izotopy
Atomy tego samego pierwiastka mogą być różne. Te różne atomy tego samego pierwiastka nazywane są izotopami. Różnią się od siebie różnymi liczbami neutronów. Ponieważ liczba neutronów jest różna, ich liczba masowa również się różni. Jednak izotopy tego samego pierwiastka mają taką samą liczbę protonów i neutronów. Różne izotopy są obecne w różnych ilościach i jest to wartość procentowa zwana względną ilością. Na przykład wodór ma trzy izotopy, takie jak prot, deuter i tryt. Ich liczba neutronów i względne obfitości są następujące.
1 H - brak neutronów, względna obfitość 99,985%
2 H- jeden neutron, względna liczebność wynosi 0,015%
3 H- dwa neutrony, względna obfitość wynosi 0%
Liczba neutronów, które może pomieścić jądro, różni się w zależności od elementu. Spośród tych izotopów tylko niektóre są stabilne. Na przykład tlen ma trzy stabilne izotopy, a cyna ma dziesięć stabilnych izotopów. W większości przypadków proste pierwiastki mają tę samą liczbę neutronów, co liczba protonów, ale w ciężkich pierwiastkach jest więcej neutronów niż protonów. Liczba neutronów jest ważna dla zrównoważenia stabilności jąder. Kiedy jądra są zbyt ciężkie, stają się niestabilne, a zatem izotopy te stają się radioaktywne. Na przykład 238U emituje promieniowanie i rozpada się na znacznie mniejsze jądra. Izotopy mogą mieć różne właściwości ze względu na ich różne masy. Na przykład mogą mieć różne spiny, więc ich widma NMR są różne. Jednak ich liczba elektronów jest podobna, co powoduje podobne zachowanie chemiczne.
Aby uzyskać informacje o izotopach, można użyć spektrometru mas. Podaje liczbę izotopów, które ma pierwiastek, ich względne ilości i masy.
Izomery
Izomery to różne związki o tym samym wzorze cząsteczkowym. Istnieją różne typy izomerów. Izomery można podzielić głównie na dwie grupy, jako izomery konstytucyjne i stereoizomery. Izomery konstytucyjne to izomery, w których łączność atomów różni się w cząsteczkach. Butan jest najprostszym alkanem wykazującym izomerię konstytucyjną. Butan ma dwa izomery konstytucyjne, sam butan i izobuten.
W stereoizomerach atomy są połączone w tej samej kolejności, w przeciwieństwie do izomerów konstytucyjnych. Stereoizomery różnią się jedynie rozmieszczeniem ich atomów w przestrzeni. Stereoizomery mogą być dwojakiego rodzaju, enancjomery i diastereomery. Diastereomery to stereoizomery, których cząsteczki nie są swoimi lustrzanymi odbiciami. Izomery cis trans 1,2-dichloroetenu są diastereomerami. Enancjomery to stereoizomery, których cząsteczki są wzajemnymi odbiciami lustrzanymi, których nie można nałożyć. Enancjomery występują tylko z cząsteczkami chiralnymi. Chiralną cząsteczkę definiuje się jako taką, która nie jest identyczna ze swoim lustrzanym odbiciem. Dlatego chiralna cząsteczka i jej lustrzane odbicie są wzajemnymi enancjomerami. Na przykład cząsteczka 2-butanolu jest chiralna, a ona i jej lustrzane odbicia są enancjomerami.
Jaka jest różnica między izotopami a izomerami?
• Izotopy to różne atomy tego samego pierwiastka. Izomery to różne związki o tym samym wzorze cząsteczkowym.
• Izotopy różnią się od siebie liczbą neutronów, podczas gdy izomery różnią się od siebie układem atomów.
• Izotopy pojedynczego pierwiastka mają takie same właściwości chemiczne, ale właściwości fizyczne mogą się różnić. Izomery o tym samym wzorze chemicznym różnią się zarówno właściwościami chemicznymi, jak i fizycznymi (z wyjątkiem niektórych izomerów).
