Изотопи срещу изомери
Има вариации между различните атоми. Освен това има вариации в едни и същи елементи. Изотопите са примери за разлики в рамките на един елемент.
Молекула или йон с една и съща молекулна формула може да съществува по различни начини в зависимост от реда 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 същи елемент могат да бъдат различни. Тези различни атоми на един и същи елемент се наричат изотопи. Те се различават един от друг по това, че имат различен брой неутрони. Тъй като числото на неутроните е различно, тяхното масово число също се различава. Изотопите на един и същ елемент обаче имат еднакъв брой протони и неутрони. Различните изотопи присъстват в различни количества и това се дава като процентна стойност, наречена относително изобилие. Например, водородът има три изотопа като протий, деутерий и тритий. Техният брой неутрони и относителното им съдържание са както следва.
1H – няма неутрони, относителното изобилие е 99,985%
2H- един неутрон, относителното изобилие е 0,015%
3H- два неутрона, относителното изобилие е 0%
Броят неутрони, които едно ядро може да побере, се различава от елемент до елемент. Сред тези изотопи само някои са стабилни. Например кислородът има три стабилни изотопа, а калайът има десет стабилни изотопа. През повечето време простите елементи имат същото неутронно число като протонното число, но в тежките елементи има повече неутрони от 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 238 U 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 брой електрони обаче е подобен, което води до подобно химическо поведение.
Масов спектрометър може да се използва за получаване на информация за изотопи. Той дава броя на изотопите, които даден елемент има, тяхното относително изобилие и маси.
Изомери
Изомерите са различни съединения с еднаква молекулна формула. Има различни видове изомери. Изомерите могат да бъдат разделени главно на две групи като конституционни изомери и стереоизомери. Конституционалните изомери са изомери, при които свързаността на атомите се различава в молекулите. Бутанът е най-простият алкан, който показва конституционален изомеризъм. Бутанът има два структурни изомера, самият бутан и изобутен.
В стереоизомерите атомите са свързани в една и съща последователност, за разлика от структурните изомери. Стереоизомерите се различават само по разположението на техните атоми в пространството. Стереоизомерите могат да бъдат от два типа, енантиомери и диастереомери. Диастереомерите са стереоизомери, чиито молекули не са огледални образи една на друга. Цис транс изомерите на 1,2-дихлороетен са диастереомери. Енантиомерите са стереоизомери, чиито молекули са несъпоставими огледални образи една на друга. Енантиомерите се срещат само с хирални молекули. Хирална 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 изотопи и изомери?
• Изотопите са различни атоми на един и същи 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 еднакво химично поведение, но физичните свойства могат да се различават. Изомерите с една и съща химична формула имат разлики както в химичните, така и във физичните свойства (с изключение на някои изомери).
