Η βασική διαφορά μεταξύ ισοτονικών και ισοηλεκτρονικών ειδών είναι ότι τα ισοτονικά είδη έχουν παρόμοιο αριθμό νετρονίων, ενώ τα ισοηλεκτρονικά είδη έχουν παρόμοιο αριθμό ηλεκτρονίων.
Οι όροι ισοτονικό και ισοηλεκτρονικό αναφέρονται σε χημικά είδη που έχουν κάτι κοινό, π.χ. ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων, ίδιο αριθμό νετρονίων κ.λπ.
Τι είναι τα ισοτονικά είδη;
Τα ισοτονικά είδη είναι χημικά είδη που έχουν τον ίδιο αριθμό νετρονίων. Αυτά είναι επίσης γνωστά ως ισότονα. Τα ισότονα είναι δύο ή περισσότερα νουκλίδια με τον ίδιο αριθμό νετρονίων, αλλά έχουν διαφορετικό αριθμό πρωτονίων. Ο αριθμός νετρονίων συμβολίζεται με N και ο αριθμός πρωτονίων συμβολίζεται με Z.
Ένα κοινό παράδειγμα θα ήταν το βόριο -12 και ο άνθρακας - 13 πυρήνες. Και τα δύο αυτά νουκλίδια περιέχουν 7 νετρόνια σε κάθε άτομο. Επομένως, μπορούμε να τα ονομάσουμε ισότονα. Μια παρόμοια ομάδα ισοτονικών ειδών περιλαμβάνει άτομα με 20 νετρόνια ανά άτομο. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει τα S-36, Cl-37, Ar-38, K-39 και Ca-40. Όλα αυτά τα άτομα έχουν 20 νετρόνια αλλά διαφορετικούς αριθμούς πρωτονίων. Μπορούμε να πάρουμε τον αριθμό των πρωτονίων αφαιρώντας το 20 από τον μαζικό αριθμό. Π.χ., για το άτομο θείου, ο αριθμός των πρωτονίων ανά άτομο=36 – 20=16.
Ο όρος ισοτονικό προέρχεται από τα ελληνικά που σημαίνει «ίδιο τέντωμα». Εισήχθη από τον Γερμανό φυσικό K. Guggenheimer. Μπορεί να υπάρχουν πολλά άτομα με τον ίδιο αριθμό νετρονίων όταν εξετάζουμε τα ισότοπα των χημικών στοιχείων. Συνήθως, ο μεγαλύτερος αριθμός σταθερών νουκλεϊδίων εξέρχεται για δύο ισοτονικά είδη 50 και 82.
Τι είναι τα ισοηλεκτρονικά είδη;
Τα ισοηλεκτρονικά είδη είναι χημικά είδη που έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων. Με άλλα λόγια, τα ισοηλεκτρονικά είδη έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων ή την ίδια ηλεκτρονική δομή. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως ισοηλεκτρονικότητα.
Για παράδειγμα, το μονοξείδιο του άνθρακα, το NO+ και το N2 είναι ισοηλεκτρονικά χημικά είδη επειδή αυτές οι δομές έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων ανά ένωση. Αντίθετα, τα CH3COOH και CH3N=NCH3 δεν είναι ισοηλεκτρονικά επειδή έχουν διαφορετικό αριθμό ηλεκτρονίων.
Η σημασία της αναγνώρισης των ισοηλεκτρονικών χημικών ειδών είναι η ικανότητα μελέτης σημαντικά συγγενών ειδών ως ζεύγη ή σειρές. Επιπλέον, μπορούμε να περιμένουμε ότι αυτό θα είναι χρήσιμο για τη συνέπεια και την προβλεψιμότητα των ιδιοτήτων αυτών των χημικών ειδών. Επομένως, μας παρέχει ενδείξεις σχετικά με τις πιθανές ιδιότητες και αντιδράσεις.
Για παράδειγμα, το άτομο Ν και το ιόν Ο+ είναι ισοηλεκτρονικά μεταξύ τους. Αυτό συμβαίνει επειδή και τα δύο αυτά είδη έχουν πέντε ηλεκτρόνια σθένους και το [He]2s22p3. Ένα άλλο κοινό παράδειγμα είναι η σειρά κατιόντων με K+, Ca2+ και Sc3+. Ομοίως, τα Cl-, S2- και P3- είναι μια σειρά ανιόντων με παρόμοιο αριθμό ηλεκτρονίων.
Στα διατομικά μόρια, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μοριακά τροχιακά διαγράμματα για να απεικονίσουμε την ισοηλεκτρονικότητα σε ένα διατομικό μόριο. Αυτό δείχνει ατομικά τροχιακά που αναμειγνύονται σε ισοηλεκτρονικά είδη, υποδεικνύοντας τον ίδιο τροχιακό συνδυασμό καθώς και τον δεσμό.
Υπάρχουν μερικές πολυατομικές ενώσεις που μπορούν να είναι ισοηλεκτρονικές μεταξύ τους. Ένα κοινώς γνωστό παράδειγμα θα ήταν οι σειρές αμινοξέων με σερίνη, κυστεΐνη και σεληνοκυστεΐνη. Αυτά τα αμινοξέα είναι διαφορετικά μεταξύ τους ανάλογα με το συγκεκριμένο χαλκογόνο που υπάρχει σε μια θέση στην πλευρική αλυσίδα.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ισοτονικών και ισοηλεκτρονικών ειδών;
Τα ισοτονικά και ισοηλεκτρονικά χημικά είδη είναι σημαντικά για τη μελέτη των χημικών ιδιοτήτων σχετικών ενώσεων. Η βασική διαφορά μεταξύ ισοτονικών και ισοηλεκτρονικών ειδών είναι ότι στα ισοτονικά είδη, ο αριθμός των νετρονίων είναι ο ίδιος, ενώ, στα ισοηλεκτρονικά είδη, ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι ίδιος.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ ισοτονικών και ισοηλεκτρονικών ειδών σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Ισοτονικό εναντίον Ισοηλεκτρονικών Ειδών
Τα ισοτονικά είδη είναι χημικά είδη που έχουν τον ίδιο αριθμό νετρονίων. Τα ισοηλεκτρονικά είδη είναι χημικά είδη που έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων. Επομένως, η βασική διαφορά μεταξύ ισοτονικών και ισοηλεκτρονικών ειδών είναι ότι τα ισοτονικά είδη έχουν παρόμοιο αριθμό νετρονίων, ενώ τα ισοηλεκτρονικά είδη έχουν παρόμοιο αριθμό ηλεκτρονίων.
