Verschil tussen isotopen en isomeren

Isotopen versus isomeren

Er zijn variaties tussen verschillende atomen. Er zijn ook variaties binnen dezelfde elementen. Isotopen zijn voorbeelden voor verschillen binnen een enkel element.

Een molecuul of ion met dezelfde molecuulformule kan op verschillende manieren bestaan, afhankelijk van de bindingsorders, ladingsdistributieverschillen, de manier waarop ze zichzelf in de ruimte rangschikken etc; deze staan ​​bekend als isomeren.

Isotopes

Atomen van hetzelfde element kunnen anders zijn. Deze verschillende atomen van hetzelfde element worden isotopen genoemd. Ze verschillen van elkaar door een verschillend aantal neutronen te hebben. Omdat het neutronnummer anders is, verschilt hun massagetal ook. De isotopen van hetzelfde element hebben echter hetzelfde aantal protonen en neutronen. Verschillende isotopen aanwezig in verschillende hoeveelheden, en dit wordt gegeven als een procentuele waarde, relatieve abundantie genoemd. Waterstof heeft bijvoorbeeld drie isotopen als protium, deuterium en tritium. Hun aantal neutronen en relatieve abundanties zijn als volgt.

¹H - geen neutronen, relatieve abundantie is 99,985%

²H- een neutron, relatieve abundantie is 0,015%

³H- twee neutronen, relatieve abundantie is 0%

Het aantal neutronen dat een kern kan bevatten verschilt van element tot element. Onder deze isotopen zijn slechts enkele stabiel. Zo heeft zuurstof drie stabiele isotopen en heeft tin tien stabiele isotopen. Meestal hebben eenvoudige elementen hetzelfde neutronummer als het protonnummer, maar in zware elementen zijn meer neutronen aanwezig dan de protonen. Het aantal neutronen is belangrijk om de stabiliteit van de kernen in evenwicht te brengen. Wanneer de kernen te zwaar zijn, worden ze onstabiel en daarom worden die isotopen radioactief. Bijvoorbeeld, ²³⁸ U straalt straling en vervalt uit naar veel kleinere kernen. Isotopen kunnen verschillende eigenschappen hebben vanwege hun verschillende massa. Ze kunnen bijvoorbeeld verschillende spins hebben, dus hun NMR-spectra verschillen. Hun elektronengetal is echter vergelijkbaar, wat aanleiding geeft tot een vergelijkbaar chemisch gedrag.

Een massaspectrometer kan worden gebruikt om informatie over isotopen te verkrijgen. Het geeft het aantal isotopen dat een element heeft, hun relatieve abundanties en massa's.

isomeren

Isomeren zijn verschillende verbindingen met dezelfde molecuulformule. Er zijn verschillende soorten isomeren. Isomeren kunnen hoofdzakelijk in twee groepen worden verdeeld als constitutionele isomeren en stereoisomeren. Constitutionele isomeren zijn isomeren waar de connectiviteit van atomen verschilt in moleculen. Butaan is de eenvoudigste alkaan om constitutioneel isomerisme te tonen. Butaan heeft twee constitutionele isomeren, butaan zelf en isobuteen.

In stereo-isomeren zijn atomen in dezelfde volgorde verbonden, in tegenstelling tot constitutionele isomeren. Stereo-isomeren verschillen alleen in de rangschikking van hun atomen in de ruimte. Stereo-isomeren kunnen van twee soorten zijn, enantiomeren en diastereomeren. Diastereomeren zijn stereoisomeren waarvan de moleculen niet de spiegelbeelden van elkaar zijn. De cis-trans-isomeren van 1,2-dichlooretheen zijn diastereomeren. Enantiomeren zijn stereoisomeren waarvan de moleculen niet-superpositie spiegelbeelden van elkaar zijn. Enantiomeren komen alleen voor met chirale moleculen. Een chiraal molecuul wordt gedefinieerd als een molecuul dat niet identiek is aan zijn spiegelbeeld. Daarom zijn het chirale molecuul en zijn spiegelbeeld enantiomeren van elkaar. Het 2-butanolmolecuul is bijvoorbeeld chiraal en het is en zijn spiegelbeelden zijn enantiomeren.