Verschil tussen allotropen en isotopen

Belangrijkste verschil - Allotropen versus isotopen

Chemische elementen kunnen van nature in verschillende vormen voorkomen. Soms worden de elementen gevonden in combinatie met andere elementen en soms worden elementen aangetroffen in hun elementaire vorm, zoals goud (Au). Sommige elementen komen echter van nature in verschillende vormen voor maar bevinden zich in dezelfde fysieke staat. Dergelijke elementen worden allotropen genoemd. Er zijn ook elementen met verschillende vormen van atomaire structuren. Ze worden Isotopen genoemd. Het belangrijkste verschil tussen allotropen en isotopen is dat allotropen worden gedefinieerd op hun moleculair niveau, terwijl isotopen op hun atoomniveau worden gedefinieerd. 

Key Areas Covered

1. Wat zijn Allotropen
      - Definitie, eigenschappen, voorbeelden
2. Wat zijn isotopen
      - Definitie, eigenschappen, voorbeelden
3. Wat is het verschil tussen allotropen en isotopen
      - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: Allotropen, Allotropie, Koolstof, Goud, Waterstof, Isotopen, Zwavel

Wat zijn Allotropen

Allotropen zijn verschillende vormen van hetzelfde chemische element die stabiel zijn in dezelfde fysieke staat. In allotropen zijn de atomen van hetzelfde element op verschillende manieren aan elkaar verbonden. Met andere woorden, de ruimtelijke rangschikking van atomen verschilt van één allotrope tot een andere. Een allotrope bestaat alleen uit atomen van hetzelfde element. Er zijn geen combinaties van atomen van verschillende elementen.

De fysieke toestand van allotropen van hetzelfde chemische element is hetzelfde. Maar de molecuulformules van allotropen kunnen gelijk of verschillend van elkaar zijn. Daarom kunnen de chemische en fysische eigenschappen van allotropen van elkaar verschillen.

Allotropie is de term die wordt gebruikt om de aanwezigheid of afwezigheid van allotropen voor een bepaald chemisch element te beschrijven. Alle chemische elementen hebben geen allotropen. Slechts enkele elementen laten allotropie zien. Enkele veelvoorkomende voorbeelden worden hieronder besproken.

Koolstof (C)

Koolstof is een belangrijk chemisch element dat allotropie vertoont. De meest voorkomende allotropen van koolstof zijn grafiet en diamant. Zowel grafiet als diamant zijn samengesteld uit alleen koolstofatomen. Maar de moleculaire structuur, hybridisatie van koolstofatomen en andere fysische eigenschappen ervan zijn verschillend van elkaar.

Figuur 01: Chemische structuren en de schijn van diamant en grafiet

Zuurstof

De allotropen van zuurstof zijn Dioxygen (O₂) en ozon (O₃). Beide zijn in de gasfase in de natuur en verschillen van elkaar door de moleculaire structuur, chemische en fysische eigenschappen.

Zwavel

Zwavel in de natuur wordt gevonden als S₈ units. Deze eenheden zijn samengesteld uit acht zwavelatomen. Hier is één zwavelatoom gebonden aan twee andere zwavelatomen die een cyclische structuur vormen. Deze cyclische structuren kunnen in een rhombische structuur, naaldvorm (monoklien) of orthorhombische vorm zijn. De algemene structuur van S₈ is de kroonstructuur.

Figuur 02: Kroonstructuur van S8

Allotropie is gedefinieerd voor moleculen in de fysieke toestand. Daarom zijn vloeibaar water en ijs geen allotropen, hoewel beide zijn samengesteld uit alleen watermoleculen (H.₂O).

Wat zijn isotopen

Isotopen zijn verschillende vormen van atomaire structuren van hetzelfde chemische element. Over het algemeen is een atoom gemaakt van een kern en een elektronenwolk die deze kern omringt. De kern bestaat uit protonen en neutronen, terwijl de elektronenwolk alleen uit elektronen bestaat. Een element bestaat uit een uniek aantal protonen. Het atoomnummer van een element is het aantal protonen. Daarom heeft elk chemisch element een uniek atoomnummer. Het periodiek systeem der elementen wordt gebouwd op basis van de atoomnummers van elementen. Hier worden de chemische elementen gerangschikt in oplopende volgorde van het atoomnummer. Het aantal neutronen in de kern is echter geen unieke waarde voor elementen. De atomen van hetzelfde element kunnen een ander aantal neutronen in hun kern hebben. Deze atomen worden isotopen genoemd.

De isotopen van een bepaald element kunnen stabiel of onstabiel zijn. Onstabiele isotopen kunnen radioactief verval ondergaan om een ​​stabiele vorm te verkrijgen. Enkele van de meest voorkomende isotopen worden hieronder gegeven.

Waterstof (H)

Het atoomnummer van waterstof is 1. Daarom is het samengesteld uit 1 proton. Er zijn 3 veel voorkomende isotopen van waterstof. Het zijn Protium, Deuterium en Tritium. Protium heeft geen neutronen; Deuterium heeft één neutron en Tritium heeft twee neutronen in hun kern.

Figuur 03: Isotopen van waterstof

Helium

Helium bestaat uit twee protonen. Natuurlijk voorkomende isotopen van Helium hebben 1 neutron of 2 neutronen.

Figuur 04: Isotopen van Helium

 Koolstof

Koolstofatomen komen ook voor in isotoopvormen. De meest voorkomende isotoop van koolstof is samengesteld uit 6 neutronen. Sommige koolstofisotopen hebben 7 of 8 neutronen.

Verschil tussen allotropen en isotopen

Definitie

allotropen: Allotropen zijn verschillende vormen van hetzelfde chemische element, die stabiel zijn in dezelfde fysieke toestand.

isotopen: Isotopen zijn verschillende vormen van atomaire structuren van hetzelfde chemische element.

Natuur

allotropen: Allotropen beschrijven moleculaire structuren.

isotopen: Isotopen beschrijven atomaire structuren.

Massa

allotropen: De molaire massa van allotropen kan gelijk of verschillend van elkaar zijn.

isotopen: Het atoomnummer van isotopen is hetzelfde, maar de atomaire massa's verschillen van elkaar.

Overvloed

allotropen: Allotropen worden niet in alle chemische elementen aangetroffen.

isotopen: Isotopen worden in bijna alle elementen aangetroffen.

Chemische eigenschappen

allotropen: De chemische eigenschappen van allotropen verschillen van elkaar.

isotopen: De chemische eigenschappen van isotopen zijn vergelijkbaar vanwege de aanwezigheid van gelijke aantallen elektronen.

Stabiliteit

allotropen: Allotropen zijn stabiele moleculen die van nature voorkomen.  

isotopen: Sommige isotopen zijn stabiel terwijl anderen instabiel zijn.

Conclusie

Zowel allotropen als isotopen verwijzen naar verschillende vormen van een bepaald chemisch element. Allotropen verklaren de verschillen in moleculaire structuren. Isotopen verklaren de verschillen in atomaire structuren. Dit is het belangrijkste verschil tussen allotropen en isotopen. Allotropen kunnen ofwel zeer kleine verschillen in hun eigenschappen of grote verschillen hebben. Maar de meeste isotopen verschillen van elkaar op basis van hun stabiliteit in plaats van andere eigenschappen. De chemische eigenschappen van isotopen zouden hetzelfde zijn omdat ze hetzelfde aantal elektronen hebben. Bijna alle chemische eigenschappen zijn afhankelijk van het aantal en de rangschikking van elektronen.

Referenties:

1.Helmenstine, Anne Marie. "Wat is een isotoop? Definitie en voorbeelden. "ThoughtCo. N.p., n.d. Web. Beschikbaar Hier. 20 juli 2017. 
2. "Isotopen en Allotropen." GKToday. N.p., n.d. Web. Beschikbaar Hier. 20 juli 2017.

Afbeelding met dank aan:

1. "Diamant en grafiet2" door Diamond_and_graphite.jpg: Gebruiker: Itubderivative work: Materialscientist (talk) - Diamond_and_graphite.jpgFile: Graphite-tn19a.jpg (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Cyclooctasulfur-above-3D-balls" (Public Domain) via Commons Wikimedia
3. "Blausen 0530 HydrogenIsotopes" By BruceBlaus - Eigen werk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
4. "Helium-3 and Helium-4" door Uwe W. - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia