Izotopy vs izoméry
Medzi rôznymi atómami existujú variácie. V rámci rovnakých prvkov existujú aj variácie. Izotopy sú príkladom rozdielov v rámci jedného prvku.
Molekula alebo ión s rovnakým molekulárnym vzorcom môžu existovať rôznymi spôsobmi v závislosti od väzbových poriadkov, rozdielov v distribúcii náboja, spôsobu ich usporiadania v priestore atď.; tieto sú známe ako izoméry.
Izotopy
Atómy toho istého prvku môžu byť rôzne. Tieto rôzne atómy toho istého prvku sa nazývajú izotopy. Líšia sa od seba odlišným počtom neutrónov. Pretože je počet neutrónov odlišný, líši sa aj ich hmotnostné číslo. Izotopy toho istého prvku však majú rovnaký počet protónov a neutrónov. Rôzne izotopy sa vyskytujú v rôznych množstvách a toto sa udáva ako percentuálna hodnota, ktorá sa nazýva relatívna hojnosť. Napríklad vodík má tri izotopy ako protium, deutérium a trícium. Ich počet neutrónov a relatívny výskyt sú nasledovné.
1 H - žiadne neutróny, relatívna početnosť je 99,985%
2 H - jeden neutrón, relatívna hojnosť je 0,015%
3 H - dva neutróny, relatívna početnosť je 0%
Počet neutrónov, ktoré môže jadro obsahovať, sa líši od prvku k prvku. Z týchto izotopov sú stabilné iba niektoré. Napríklad kyslík má tri stabilné izotopy a cín desať stabilných izotopov. Jednoduché prvky majú väčšinou rovnaké neutrónové číslo ako protónové číslo, ale v ťažkých prvkoch ich je viac ako protónov. Počet neutrónov je dôležitý pre vyváženie stability jadier. Keď sú jadrá príliš ťažké, stanú sa nestabilnými, a preto sa tieto izotopy stávajú rádioaktívnymi. Napríklad 238U vyžaruje žiarenie a rozpadá sa na oveľa menšie jadrá. Izotopy môžu mať rôzne vlastnosti kvôli svojej rozdielnej hmotnosti. Napríklad môžu mať rôzne spiny, takže ich NMR spektrá sa líšia. Ich elektrónové číslo je však podobné, čo vedie k podobnému chemickému správaniu.
Na získanie informácií o izotopoch je možné použiť hmotnostný spektrometer. Udáva počet izotopov, ktoré prvok má, ich relatívnu početnosť a hmotnosť.
Izoméry
Izoméry sú rôzne zlúčeniny s rovnakým molekulárnym vzorcom. Existujú rôzne typy izomérov. Izoméry možno rozdeliť hlavne do dvoch skupín na konštitučné izoméry a stereoizoméry. Konštitučné izoméry sú izoméry, kde sa väzba atómov líši v molekulách. Bután je najjednoduchší alkán, ktorý vykazuje konštitučnú izomériu. Bután má dva konštitučné izoméry, samotný bután a izobutén.
V stereoizoméroch sú atómy spojené v rovnakom poradí, na rozdiel od konštitučných izomérov. Stereoizoméry sa líšia iba usporiadaním svojich atómov v priestore. Stereoizoméry môžu byť dvoch typov, enantiomérov a diastereomérov. Diastereoméry sú stereoizoméry, ktorých molekuly nie sú navzájom zrkadlovými obrazmi. Cis cis izoméry 1,2-dichlóreténu sú diastereoméry. Enantioméry sú stereoizoméry, ktorých molekuly sú navzájom neprekrývateľnými zrkadlovými obrazmi. Enantioméry sa vyskytujú iba s chirálnymi molekulami. Chirálna molekula je definovaná ako taká, ktorá nie je totožná s jej zrkadlovým obrazom. Preto sú chirálna molekula a jej zrkadlový obraz navzájom enantioméry. Napríklad molekula 2-butanolu je chirálna a ona a jej zrkadlové obrazy sú enantioméry.
Aký je rozdiel medzi izotopmi a izomérmi?
• Izotopy sú rôzne atómy toho istého prvku. Izoméry sú rôzne zlúčeniny s rovnakým molekulárnym vzorcom.
• Izotopy sa navzájom líšia počtom neutrónov, zatiaľ čo izoméry sa líšia usporiadaním atómov.
• Izotopy jedného prvku majú rovnaké chemické chovanie, ale fyzikálne vlastnosti sa môžu líšiť. Izoméry s rovnakým chemickým vzorcom majú rozdiely v chemických aj fyzikálnych vlastnostiach (okrem niektorých izomérov).
