Izotópok vs izomerek
Vannak eltérések a különböző atomok között. Ezenkívül ugyanazon elemeken belül is vannak eltérések. Az izotópok példák az egyetlen elemen belüli különbségekre.
Egy azonos molekulaképlettel rendelkező molekula vagy ion különböző módon létezhet a kötési sorrendtől, a töltéseloszlási különbségektől, a térben való elrendezkedésüktől stb. függően; ezeket izomereknek nevezzük.
Izotópok
Ugyanannak az elemnek az atomjai különbözőek lehetnek. Ugyanazon elem különböző atomjait izotópoknak nevezzük. Különböző neutronszámuk különbözik egymástól. Mivel a neutronszám eltérő, a tömegszámuk is különbözik. Ugyanannak az elemnek az izotópjai azonban ugyanannyi protont és neutront tartalmaznak. A különböző izotópok változó mennyiségben vannak jelen, és ezt százalékos értékként adjuk meg, amelyet relatív bőségnek neveznek. Például a hidrogénnek három izotópja van: protium, deutérium és trícium. Neutronszámuk és relatív abundanciájuk a következő.
1H – nincsenek neutronok, a relatív abundancia 99,985%
2H-egy neutron, relatív abundanciája 0,015%
3H- két neutron, relatív abundanciája 0%
Az atommagban tárolható neutronok száma elemenként eltérő. Ezen izotópok közül csak néhány stabil. Például az oxigénnek három stabil izotópja van, az ónnak pedig tíz stabil izotópja van. A legtöbb esetben az egyszerű elemek neutronszáma megegyezik a protonszámmal, de a nehéz elemekben több neutron található, mint a protonok. A neutronok száma fontos az atommagok stabilitásának egyensúlyához. Ha a magok túl nehézek, instabillá válnak, és ezért ezek az izotópok radioaktívvá válnak. Például 238 U sugárzást bocsát ki, és sokkal kisebb atommagokra bomlik. Az izotópok eltérő tömegűek lehetnek. Például eltérő lehet a spinük, így az NMR-spektrumuk is eltérő. Az elektronszámuk azonban hasonló, ami hasonló kémiai viselkedést eredményez.
A tömegspektrométer segítségével információt szerezhetünk az izotópokról. Megadja az elem izotópjainak számát, relatív mennyiségét és tömegét.
Izomerek
Az izomerek különböző vegyületek, azonos molekulaképlettel. Különféle izomerek léteznek. Az izomerek alapvetően két csoportra oszthatók: szerkezeti izomerek és sztereoizomerek. Az alkotmányos izomerek olyan izomerek, ahol az atomok összekapcsolhatósága molekulákonként eltérő. A bután a legegyszerűbb alkán, amely alkotmányos izomériát mutat. A butánnak két alkotmányos izomerje van, maga a bután és az izobutén.
A sztereoizomerekben az atomok ugyanabban a sorrendben kapcsolódnak egymáshoz, ellentétben az alkotmányos izomerekkel. A sztereoizomerek csak atomjaik térbeli elrendezésében különböznek egymástól. A sztereoizomerek kétféleek lehetnek: enantiomerek és diasztereomerek. A diasztereomerek olyan sztereoizomerek, amelyek molekulái nem egymás tükörképei. Az 1,2-diklór-etén cisz-transz-izomerjei diasztereomerek. Az enantiomerek sztereoizomerek, amelyek molekulái egymás nem szuperponálható tükörképei. Az enantiomerek csak királis molekuláknál fordulnak elő. Királis molekulának nevezzük azt, amely nem azonos a tükörképével. Ezért a királis molekula és tükörképe egymás enantiomerjei. Például a 2-butanol molekula királis, és tükörképei enantiomerek.
Mi a különbség az izotópok és az izomerek között?
• Az izotópok ugyanazon elem különböző atomjai. Az izomerek különböző vegyületek, azonos molekulaképlettel.
• Az izotópok a neutronok száma miatt, míg az izomerek az atomok elrendezése miatt különböznek egymástól.
• Egyetlen elem izotópjai azonos kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, de a fizikai tulajdonságok eltérőek lehetnek. Az azonos kémiai képlettel rendelkező izomerek kémiai és fizikai tulajdonságaikban is különböznek (egyes izomerek kivételével).
