Изотопы против изомеров
Между разными атомами есть различия. Кроме того, внутри одних и тех же элементов есть вариации. Изотопы - это примеры различий в пределах одного элемента.
Молекула или ион, имеющие одну и ту же молекулярную формулу, могут существовать по-разному в зависимости от порядков связывания, различий в распределении заряда, их расположения в пространстве и т. Д.; они известны как изомеры.
Изотопы
Атомы одного и того же элемента могут быть разными. Эти разные атомы одного и того же элемента называются изотопами. Они отличаются друг от друга разным количеством нейтронов. Поскольку количество нейтронов разное, различается и их массовое число. Однако изотопы одного и того же элемента имеют одинаковое количество протонов и нейтронов. Различные изотопы присутствуют в разных количествах, и это выражается в процентах, называемых относительным содержанием. Например, у водорода есть три изотопа: протий, дейтерий и тритий. Их количество нейтронов и относительные содержания следующие.
1 H - нейтронов нет, относительное содержание 99,985%
2 H - один нейтрон, относительное содержание 0,015%
3 H- два нейтрона, относительное содержание 0%
Число нейтронов, которые может удерживать ядро, различается от элемента к элементу. Среди этих изотопов стабильными являются лишь некоторые. Например, у кислорода есть три стабильных изотопа, а у олова - десять стабильных изотопов. В большинстве случаев простые элементы имеют то же число нейтронов, что и число протонов, но в тяжелых элементах нейтронов больше, чем протонов. Количество нейтронов важно для баланса стабильности ядер. Когда ядра слишком тяжелые, они становятся нестабильными, и, следовательно, эти изотопы становятся радиоактивными. Например, 238U излучает излучение и распадается на ядра гораздо меньшего размера. Изотопы могут иметь разные свойства из-за разной массы. Например, они могут иметь разные спины, поэтому их спектры ЯМР различаются. Однако их электронное число одинаково, что приводит к аналогичному химическому поведению.
Для получения информации об изотопах можно использовать масс-спектрометр. Он дает количество изотопов, имеющихся в элементе, их относительные содержания и массы.
Изомеры
Изомеры - это разные соединения с одинаковой молекулярной формулой. Существуют различные типы изомеров. Изомеры в основном можно разделить на две группы: конституционные изомеры и стереоизомеры. Конституционные изомеры - это изомеры, в которых связь атомов в молекулах различается. Бутан - простейший алкан, проявляющий конституциональную изомерию. Бутан имеет два конституциональных изомера, сам бутан и изобутен.
В стерео-изомерах атомы связаны в той же последовательности, в отличие от структурных изомеров. Стереоизомеры различаются только расположением атомов в пространстве. Стереоизомеры могут быть двух типов: энантиомеры и диастереомеры. Диастереомеры - это стереоизомеры, молекулы которых не являются зеркальным отображением друг друга. Цис-транс-изомеры 1,2-дихлорэтена являются диастереомерами. Энантиомеры представляют собой стереоизомеры, молекулы которых не являются суперпозиционными зеркальными отображениями друг друга. Энантиомеры встречаются только с хиральными молекулами. Хиральная молекула определяется как молекула, которая не идентична своему зеркальному отображению. Следовательно, хиральная молекула и ее зеркальное отображение являются энантиомерами друг друга. Например, молекула 2-бутанола хиральна, а она и ее зеркальные отражения являются энантиомерами.
В чем разница между изотопами и изомерами?
• Изотопы - это разные атомы одного и того же элемента. Изомеры - это разные соединения с одинаковой молекулярной формулой.
• Изотопы отличаются друг от друга количеством нейтронов, тогда как изомеры отличаются друг от друга из-за расположения атомов.
• Изотопы одного элемента имеют одинаковое химическое поведение, но физические свойства могут отличаться. Изомеры с одинаковой химической формулой имеют различия как по химическим, так и по физическим свойствам (за исключением некоторых изомеров).
