Kluczowa różnica między formami izotonicznymi i izoelektronicznymi polega na tym, że formy izotoniczne mają podobną liczbę neutronów, podczas gdy formy izoelektroniczne mają podobną liczbę elektronów.
Terminy izotoniczny i izoelektroniczny odnoszą się do związków chemicznych, które mają coś wspólnego, np. tę samą liczbę elektronów, tę samą liczbę neutronów itp.
Czym są gatunki izotoniczne?
Izotoniczne gatunki to związki chemiczne mające identyczną liczbę neutronów. Są one również znane jako izotony. Izotony to dwa lub więcej nuklidów o tej samej liczbie neutronów, ale o różnej liczbie protonów. Liczba neutronów jest oznaczona przez N, a liczba protonów przez Z.
Częstym przykładem są jądra boru -12 i węgla 13. Oba te nuklidy zawierają 7 neutronów w każdym atomie. Dlatego możemy nazwać je izotonami. Podobna grupa rodzajów izotonicznych obejmuje atomy z 20 neutronami na atom. Ta grupa obejmuje S-36, Cl-37, Ar-38, K-39 i Ca-40. Wszystkie te atomy mają 20 neutronów, ale różną liczbę protonów. Liczbę protonów uzyskamy odejmując 20 od liczby masowej. Np. dla atomu siarki liczba protonów na atom=36 – 20=16.
Termin izotoniczny pochodzi z greckiego oznaczającego „to samo rozciąganie”. Wprowadził go niemiecki fizyk K. Guggenheimer. Rozważając izotopy pierwiastków chemicznych, może istnieć wiele atomów o tej samej liczbie neutronów. Zazwyczaj największa liczba obserwacyjnie stabilnych nuklidów wychodzi dla dwóch gatunków izotonicznych 50 i 82.
Czym są gatunki izoelektroniczne?
Izoelektroniczne gatunki to związki chemiczne mające identyczną liczbę elektronów. Innymi słowy, gatunki izoelektroniczne mają taką samą liczbę elektronów lub taką samą strukturę elektronową. Zjawisko to znane jest jako izoelektronika.
Na przykład tlenek węgla, NO+ i N2 są izoelektronicznymi indywiduami chemicznymi, ponieważ struktury te mają taką samą liczbę elektronów na związek. Natomiast CH3COOH i CH3N=NCH3 nie są izoelektroniczne, ponieważ mają różną liczbę elektronów.
Ważność identyfikacji izoelektronicznych gatunków chemicznych to możliwość badania istotnie powiązanych gatunków w parach lub seriach. Co więcej, możemy oczekiwać, że będzie to przydatne w spójności i przewidywalności właściwości tych związków chemicznych. Dlatego dostarcza nam wskazówek na temat możliwych właściwości i reakcji.
Na przykład atom N i jon O+ są ze sobą izoelektroniczne. Dzieje się tak, ponieważ oba te gatunki mają pięć elektronów walencyjnych i [He]2s22p3. Innym powszechnym przykładem jest szereg kationów z K+, Ca2+ i Sc3+. Podobnie Cl-, S2- i P3- to szereg anionów o podobnej liczbie elektronów.
W cząsteczkach dwuatomowych możemy użyć diagramów orbitali molekularnych, aby zilustrować izoelektroniczność w cząsteczce dwuatomowej. Pokazuje to orbitale atomowe, które mieszają się w postacie izoelektroniczne, wskazując identyczną kombinację orbitali, jak również wiązanie.
Istnieją pewne związki wieloatomowe, które mogą być ze sobą izoelektroniczne. Powszechnie znanym przykładem mogą być serie aminokwasów z seryną, cysteiną i selenocysteiną. Te aminokwasy różnią się od siebie w zależności od konkretnego chalkogenu, który jest obecny w miejscu w łańcuchu bocznym.
Jaka jest różnica między gatunkami izotonicznymi a izoelektronicznymi?
Izotoniczne i izoelektroniczne związki chemiczne są ważne w badaniu właściwości chemicznych pokrewnych związków. Kluczowa różnica między formami izotonicznymi i izoelektronicznymi polega na tym, że w formach izotonicznych liczba neutronów jest taka sama, podczas gdy w formach izoelektronicznych liczba elektronów jest taka sama.
Poniższa infografika przedstawia różnice między gatunkami izotonicznymi i izoelektronicznymi w formie tabelarycznej do bezpośredniego porównania.
Podsumowanie – Gatunki izotoniczne a izoelektroniczne
Izotoniczne gatunki to związki chemiczne mające identyczną liczbę neutronów. Gatunki izoelektroniczne są indywiduami chemicznymi o identycznej liczbie elektronów. Dlatego kluczowa różnica między formami izotonicznymi i izoelektronicznymi polega na tym, że formy izotoniczne mają podobną liczbę neutronów, podczas gdy formy izoelektroniczne mają podobną liczbę elektronów.
