Kľúčový rozdiel medzi izotonickými a izoelektronickými druhmi je ten, že izotonické druhy majú podobný počet neutrónov, zatiaľ čo izoelektronické druhy majú podobný počet elektrónov.
Pojmy izotonické a izoelektronické sa vzťahujú na chemické druhy, ktoré majú niečo spoločné, napr. rovnaký počet elektrónov, rovnaký počet neutrónov atď.
Čo sú izotonické druhy?
Izotonické druhy sú chemické druhy s rovnakým počtom neutrónov. Tieto sú tiež známe ako izotóny. Izotóny sú dva alebo viac nuklidov s rovnakým počtom neutrónov, ale majú rôzny počet protónov. Neutrónové číslo je označené N a protónové číslo je označené Z.
Bežným príkladom by boli jadrá bóru -12 a uhlíka -13. Oba tieto nuklidy obsahujú 7 neutrónov v každom atóme. Preto ich môžeme pomenovať ako izotóny. Podobná skupina izotonických druhov zahŕňa atómy s 20 neutrónmi na atóm. Táto skupina zahŕňa S-36, Cl-37, Ar-38, K-39 a Ca-40. Všetky tieto atómy majú 20 neutrónov, ale rôzny počet protónov. Počet protónov môžeme získať odpočítaním 20 od hmotnostného čísla. Napríklad pre atóm síry je počet protónov na atóm=36 – 20=16.
Výraz izotonický pochádza z gréčtiny a znamená „rovnaké naťahovanie“. Zaviedol ho nemecký fyzik K. Guggenheimer. Ak uvažujeme o izotopoch chemických prvkov, môže existovať veľa atómov s rovnakým počtom neutrónov. Typicky najväčší počet pozorovateľne stabilných nuklidov opúšťa dva izotonické druhy 50 a 82.
Čo sú izoelektronické druhy?
Izoelektronické druhy sú chemické druhy s rovnakým počtom elektrónov. Inými slovami, izoelektronické druhy majú rovnaký počet elektrónov alebo rovnakú elektronickú štruktúru. Tento jav je známy ako izoelektronika.
Napríklad oxid uhoľnatý, NO+ a N2 sú izoelektronické chemické druhy, pretože tieto štruktúry majú rovnaký počet elektrónov na zlúčeninu. Naproti tomu CH3COOH a CH3N=NCH3 nie sú izoelektronické, pretože majú odlišný počet elektrónov.
Význam identifikácie izoelektronických chemických druhov je schopnosť študovať významne príbuzné druhy ako páry alebo série. Okrem toho môžeme očakávať, že to bude užitočné pri konzistentnosti a predvídateľnosti vlastností týchto chemických druhov. Preto nám poskytuje informácie o možných vlastnostiach a reakciách.
Napríklad atóm dusíka a ión O+ sú navzájom izoelektronické. Je to preto, že oba tieto druhy majú päť valenčných elektrónov a [He]2s22p3. Ďalším bežným príkladom je séria katiónov s K+, Ca2+ a Sc3+. Podobne Cl-, S2- a P3- je séria aniónov s podobným počtom elektrónov.
V dvojatómových molekulách môžeme použiť molekulárne orbitálne diagramy na ilustráciu izoelektroniky v dvojatómovej molekule. Toto ukazuje atómové orbitály, ktoré sa miešajú v izoelektronických druhoch, čo naznačuje identickú orbitálnu kombináciu, ako aj väzbu.
Existujú niektoré polyatomické zlúčeniny, ktoré môžu byť navzájom izoelektronické. Bežne známym príkladom by boli aminokyselinové série so serínom, cysteínom a selenocysteínom. Tieto aminokyseliny sa navzájom líšia podľa špecifického chalkogénu, ktorý je prítomný v mieste v postrannom reťazci.
Aký je rozdiel medzi izotonickými a izoelektronickými druhmi?
Izotonické a izoelektronické chemické látky sú dôležité pri štúdiu chemických vlastností príbuzných zlúčenín. Kľúčový rozdiel medzi izotonickými a izoelektronickými druhmi je v tom, že v izotonických druhoch je počet neutrónov rovnaký, zatiaľ čo v izoelektronických druhoch je počet elektrónov rovnaký.
Nižšie uvedená infografika predstavuje rozdiely medzi izotonickými a izoelektronickými druhmi v tabuľkovej forme na porovnanie vedľa seba.
Zhrnutie – izotonické vs izoelektronické druhy
Izotonické druhy sú chemické druhy s rovnakým počtom neutrónov. Izoelektronické druhy sú chemické druhy s rovnakým počtom elektrónov. Preto je kľúčový rozdiel medzi izotonickými a izoelektronickými druhmi v tom, že izotonické druhy majú podobný počet neutrónov, zatiaľ čo izoelektronické druhy majú podobný počet elektrónov.
