Izotopai ir izomerai
Skirtingų atomų yra skirtumų. Be to, yra tų pačių elementų variantų. Izotopai yra vieno elemento skirtumų pavyzdžiai.
Molekula ar jonas, turintys tą pačią molekulinę formulę, gali egzistuoti įvairiai, priklausomai nuo surišimo tvarkos, krūvio pasiskirstymo skirtumų, jų išsidėstymo erdvėje ir kt.; jie yra žinomi kaip izomerai.
Izotopai
To paties elemento atomai gali būti skirtingi. Šie skirtingi to paties elemento atomai vadinami izotopais. Jie skiriasi vienas nuo kito, nes turi skirtingą neutronų skaičių. Kadangi neutronų skaičius yra skirtingas, skiriasi ir jų masės skaičius. Tačiau to paties elemento izotopuose yra vienodas protonų ir neutronų skaičius. Skirtingi izotopai yra skirtingu kiekiu, ir tai pateikiama procentine verte, vadinama santykine gausa. Pavyzdžiui, vandenilis turi tris izotopus: protium, deuterium ir tritium. Jų neutronų skaičius ir santykinis gausumas yra toks.
1 H - nėra neutronų, santykinė gausa yra 99,955%
2 H- vienas neutronų, gausa yra 0,015%
3 H - du neutronai, santykinis gausumas yra 0%
Neutronų, kuriuos gali laikyti branduolys, skaičius skiriasi nuo elemento. Tarp šių izotopų tik kai kurie yra stabilūs. Pavyzdžiui, deguonis turi tris stabilius izotopus, o alavas - dešimt stabilių izotopų. Dažniausiai paprastieji elementai turi tą patį neutronų skaičių kaip ir protonų skaičius, tačiau sunkiuose elementuose neutronų yra daugiau nei protonų. Neutronų skaičius yra svarbus norint subalansuoti branduolių stabilumą. Kai branduoliai yra per sunkūs, jie tampa nestabilūs, todėl tie izotopai tampa radioaktyvūs. Pavyzdžiui, 238U skleidžia radiaciją ir skyla į daug mažesnius branduolius. Izotopai gali turėti skirtingas savybes dėl skirtingos masės. Pavyzdžiui, jie gali turėti skirtingus sukimus, todėl jų BMR spektrai skiriasi. Tačiau jų elektronų skaičius yra panašus ir sukelia panašų cheminį elgesį.
Masės spektrometru galima gauti informaciją apie izotopus. Tai nurodo elemento izotopų skaičių, jų santykinę gausą ir mases.
Izomerai
Izomerai yra skirtingi junginiai, kurių molekulinė formulė yra ta pati. Izomerų yra įvairių tipų. Izomerus daugiausia galima suskirstyti į dvi grupes kaip konstitucinius ir stereoizomerus. Konstituciniai izomerai yra izomerai, kurių molekulėse atomų jungiamumas skiriasi. Butanas yra paprasčiausias alkanas, rodantis konstitucinį izomerizmą. Butane yra du konstituciniai izomerai, pats butanas ir izobutenas.
Stereoizomeruose atomai yra jungiami ta pačia seka, skirtingai nei konstituciniai izomerai. Stereoizomerai skiriasi tik dėl savo atomų išdėstymo erdvėje. Stereoizomerai gali būti dviejų tipų - enantiomerai ir diastereomerai. Diastereomerai yra stereoizomerai, kurių molekulės nėra veidrodiniai vienas kito vaizdai. 1,2-dichloreteno cis trans izomerai yra diastereomerai. Enantiomerai yra stereoizomerai, kurių molekulės nėra vienas kito veidrodiniai vaizdai. Enantiomerai atsiranda tik su chiralinėmis molekulėmis. Chiralinė molekulė apibrėžiama kaip tokia, kuri nėra identiška jos veidrodiniam vaizdui. Todėl chiralinė molekulė ir jos veidrodinis vaizdas yra vienas kito enantiomerai. Pavyzdžiui, 2-butanolio molekulė yra chiralinė, ji ir jos veidrodiniai vaizdai yra enantiomerai.
Kuo skiriasi izotopai nuo izomerų?
• Izotopai yra skirtingi to paties elemento atomai. Izomerai yra skirtingi junginiai, kurių molekulinė formulė yra ta pati.
• Izotopai skiriasi vienas nuo kito dėl neutronų skaičiaus, o izomerai - dėl atomų išsidėstymo.
• Vieno elemento izotopai turi vienodą cheminę savybę, tačiau fizinės savybės gali skirtis. Izomerai, turintys tą pačią cheminę formulę, turi cheminių ir fizinių savybių skirtumų (išskyrus kai kuriuos izomerus).
