Изотопи срещу изомери
Има вариации между различните атоми. Също така има вариации в рамките на едни и същи елементи. Изотопите са примери за разлики в рамките на един елемент.
Молекула или йон с една и съща молекулна формула могат да съществуват по различни начини в зависимост от подредбите на свързване, разликите в разпределението на заряда, начина, по който се подреждат в пространството и т.н.; те са известни като изомери.
Изотопи
Атомите на един и същ елемент могат да бъдат различни. Тези различни атоми на един и същ елемент се наричат изотопи. Те се различават един от друг, като имат различен брой неутрони. Тъй като неутронното число е различно, масовото им число също се различава. Изотопите на един и същ елемент обаче имат еднакъв брой протони и неутрони. Различни изотопи присъстват в различни количества и това се дава като процентна стойност, наречена относително изобилие. Например, водородът има три изотопа като противо, деутерий и тритий. Техният брой неутрони и относително изобилие са както следва.
1 H - без неутрони, относителното изобилие е 99,985%
2 H - един неутрон, относителното изобилие е 0,015%
3 H - два неутрона, относителното изобилие е 0%
Броят на неутроните, които едно ядро може да задържи, се различава от елемент на елемент. Сред тези изотопи само някои са стабилни. Например кислородът има три стабилни изотопа, а калайът има десет стабилни изотопа. В повечето случаи простите елементи имат същото неутронно число като протонното, но в тежките елементи има повече неутрони, отколкото протоните. Броят на неутроните е важен за балансиране на стабилността на ядрата. Когато ядрата са твърде тежки, те стават нестабилни и следователно тези изотопи стават радиоактивни. Например 238U излъчва радиация и се разпада до много по-малки ядра. Изотопите могат да имат различни свойства поради различните си маси. Например, те могат да имат различни завъртания, поради което техните ЯМР спектри се различават. Техният електронен брой обаче е подобен, което води до подобно химично поведение.
Масов спектрометър може да се използва за получаване на информация за изотопите. Той дава броя на изотопите, които има даден елемент, тяхното относително изобилие и маси.
Изомери
Изомерите са различни съединения с една и съща молекулна формула. Съществуват различни видове изомери. Изомерите могат да бъдат разделени главно на две групи като конституционни изомери и стерео изомери. Конституционните изомери са изомери, при които свързаността на атомите се различава в молекулите. Бутанът е най-простият алкан, който показва конституционна изомерия. Бутанът има два конституционни изомера, самият бутан и изобутен.
В стереоизомерите атомите са свързани в една и съща последователност, за разлика от конституционните изомери. Стереоизомерите се различават само по подреждането на техните атоми в пространството. Стереоизомерите могат да бъдат два вида, енантиомери и диастереомери. Диастереомерите са стереоизомери, чиито молекули не са огледални образи един на друг. Цис транс изомерите на 1,2-дихлороетен са диастереомери. Енантиомерите са стереоизомери, чиито молекули са несъвместими огледални изображения един на друг. Енантиомерите се срещат само с хирални молекули. Хиралната молекула се определя като такава, която не е идентична с огледалния си образ. Следователно хиралната молекула и нейният огледален образ са енантиомери един на друг. Например, молекулата на 2-бутанол е хирална и тя и нейните огледални изображения са енантиомери.
Каква е разликата между изотопите и изомерите?
• Изотопите са различни атоми на един и същ елемент. Изомерите са различни съединения с една и съща молекулна формула.
• Изотопите се различават един от друг поради броя на неутроните, докато изомерите се различават един от друг поради подреждането на атомите.
• Изотопите на един елемент имат същото химическо поведение, но физическите свойства могат да се различават. Изомерите с една и съща химична формула имат разлики както по химични, така и по физични свойства (с изключение на някои изомери).
