Izotopi pret izomēriem
Ir atšķirības starp dažādiem atomiem. Turklāt vieniem un tiem pašiem elementiem ir atšķirības. Izotopi ir piemēri atšķirībām vienā elementā.
Molekula vai jons ar vienādu molekulāro formulu var pastāvēt dažādos veidos atkarībā no saišu secības, lādiņu sadalījuma atšķirībām, veida, kā tās izkārtojas telpā utt.; tos sauc par izomēriem.
Izotopi
Vienā elementa atomi var būt dažādi. Šos viena un tā paša elementa dažādos atomus sauc par izotopiem. Tie atšķiras viens no otra ar atšķirīgu neitronu skaitu. Tā kā neitronu skaits ir atšķirīgs, atšķiras arī to masas skaitlis. Tomēr viena un tā paša elementa izotopiem ir vienāds protonu un neitronu skaits. Dažādi izotopi ir sastopami dažādos daudzumos, un to norāda kā procentuālo vērtību, ko sauc par relatīvo pārpilnību. Piemēram, ūdeņradim ir trīs izotopi: protijs, deitērijs un tritijs. To neitronu skaits un relatīvais daudzums ir šāds.
1H – nav neitronu, relatīvais daudzums ir 99,985%
2H- viens neitrons, relatīvais daudzums ir 0,015%
3H- divi neitroni, relatīvais daudzums ir 0%
Neitronu skaits, ko kodols var saturēt, atšķiras atkarībā no elementa. No šiem izotopiem tikai daži ir stabili. Piemēram, skābeklim ir trīs stabili izotopi, un alvai ir desmit stabili izotopi. Lielāko daļu laika vienkāršiem elementiem ir tāds pats neitronu skaits kā protonu skaitam, bet smagos elementos neitronu ir vairāk nekā protonu. Neitronu skaits ir svarīgs, lai līdzsvarotu kodolu stabilitāti. Kad kodoli ir pārāk smagi, tie kļūst nestabili, un tāpēc šie izotopi kļūst radioaktīvi. Piemēram, 238 U izstaro starojumu un sadalās daudz mazākos kodolos. Izotopiem var būt dažādas īpašības to atšķirīgās masas dēļ. Piemēram, tiem var būt dažādi spini, tāpēc to KMR spektri atšķiras. Tomēr to elektronu skaits ir līdzīgs, izraisot līdzīgu ķīmisko uzvedību.
Masas spektrometru var izmantot, lai iegūtu informāciju par izotopiem. Tas norāda elementā esošo izotopu skaitu, to relatīvo daudzumu un masu.
Izomēri
Izomēri ir dažādi savienojumi ar vienādu molekulāro formulu. Ir dažādi izomēru veidi. Izomērus galvenokārt var iedalīt divās grupās kā konstitucionālos izomērus un stereoizomērus. Konstitucionālie izomēri ir izomēri, kur atomu savienojamība molekulās atšķiras. Butāns ir vienkāršākais alkāns, kas parāda konstitucionālo izomerismu. Butānam ir divi konstitucionālie izomēri, pats butāns un izobutēns.
Stereoizomēros atomi ir savienoti vienā secībā, atšķirībā no konstitucionālajiem izomēriem. Stereoizomēri atšķiras tikai ar to atomu izvietojumu telpā. Stereoizomēri var būt divu veidu: enantiomēri un diastereomēri. Diastereomēri ir stereoizomēri, kuru molekulas nav viena otras spoguļattēli. 1,2-dihloretēna cis-trans izomēri ir diastereomēri. Enantiomēri ir stereoizomēri, kuru molekulas ir viens otra spoguļattēli. Enantiomēri rodas tikai ar hirālām molekulām. Hirāla molekula ir definēta kā tāda, kas nav identiska tās spoguļattēlam. Tāpēc hirālā molekula un tās spoguļattēls ir viens otra enantiomēri. Piemēram, 2-butanola molekula ir hirāla, un tā un tās spoguļattēli ir enantiomēri.
Kāda ir atšķirība starp izotopiem un izomēriem?
• Izotopi ir viena un tā paša elementa dažādi atomi. Izomēri ir dažādi savienojumi ar vienādu molekulāro formulu.
• Izotopi atšķiras viens no otra neitronu skaita dēļ, savukārt izomēri atšķiras viens no otra atomu izvietojuma dēļ.
• Viena elementa izotopiem ir vienāda ķīmiskā izturēšanās, taču fizikālās īpašības var atšķirties. Izomēriem ar vienādu ķīmisko formulu ir atšķirīgas gan ķīmiskās, gan fizikālās īpašības (izņemot dažus izomērus).
