איזוטופים נגד איזומרים
יש וריאציות בין אטומים שונים. כמו כן, יש וריאציות בתוך אותם אלמנטים. איזוטופים הם דוגמאות להבדלים בתוך אלמנט בודד.
מולקולה או יון בעלי אותה נוסחה מולקולרית יכולים להתקיים בדרכים שונות בהתאם לסדרי הקשר, הבדלי התפלגות המטען, האופן שבו הם מסדרים את עצמם במרחב וכו'; אלה ידועים כאיזומרים.
איזוטופים
אטומים של אותו יסוד יכולים להיות שונים. האטומים השונים הללו של אותו יסוד נקראים איזוטופים. הם שונים זה מזה על ידי מספר שונה של נויטרונים.מכיוון שמספר הנייטרונים שונה, גם מספר המסה שלהם שונה. עם זאת, לאיזוטופים של אותו יסוד יש אותו מספר של פרוטונים וניוטרונים. איזוטופים שונים קיימים בכמויות משתנות, וזה ניתן כערך אחוז הנקרא שפע יחסי. לדוגמה, למימן יש שלושה איזוטופים כמו פרוטיום, דאוטריום וטריטיום. מספר הנייטרונים והשפע היחסי שלהם הם כדלקמן.
1H – ללא נויטרונים, השפע היחסי הוא 99.985%
2H- נויטרון אחד, השפע היחסי הוא 0.015%
3H- שני נויטרונים, השפע היחסי הוא 0%
מספר הנייטרונים שגרעין יכול להחזיק שונה מיסוד ליסוד. בין האיזוטופים הללו, רק חלקם יציבים. לדוגמה, לחמצן יש שלושה איזוטופים יציבים, ולפח יש עשרה איזוטופים יציבים. לרוב, ליסודות פשוטים יש מספר נויטרונים זהה למספר הפרוטונים, אך ביסודות כבדים יש יותר נויטרונים מאשר הפרוטונים.מספר הנייטרונים חשוב לאיזון יציבות הגרעינים. כאשר הגרעינים כבדים מדי, הם הופכים לא יציבים, ולכן, האיזוטופים הללו הופכים לרדיואקטיביים. לדוגמה, 238 U פולט קרינה ומתפרק לגרעינים קטנים בהרבה. לאיזוטופים עשויים להיות תכונות שונות בגלל המסות השונות שלהם. לדוגמה, ייתכן שיש להם ספינים שונים, ולכן ספקטרום ה-NMR שלהם שונה. עם זאת, מספר האלקטרונים שלהם דומה ומביא להתנהגות כימית דומה.
ניתן להשתמש בספקטרומטר מסה כדי לקבל מידע על איזוטופים. הוא נותן את מספר האיזוטופים שיש ליסוד, את השפע היחסי והמסה שלהם.
Isomers
איזומרים הם תרכובות שונות עם אותה נוסחה מולקולרית. ישנם סוגים שונים של איזומרים. ניתן לחלק איזומרים בעיקר לשתי קבוצות כאיזומרים חוקתיים ואיזומרים סטריאו. איזומרים חוקתיים הם איזומרים שבהם הקישוריות של אטומים שונה במולקולות.בוטאן הוא האלקן הפשוט ביותר להראות איזומריזם חוקתי. לבוטאן יש שני איזומרים חוקתיים, בוטאן עצמו ואיזובוטן.
באיזומרים סטריאו אטומים מחוברים באותו רצף, בניגוד לאיזומרים חוקתיים. סטריאואיזומרים שונים רק בסידור האטומים שלהם בחלל. סטריאואיזומרים יכולים להיות משני סוגים, אננטיומרים ודיאסטראומרים. דיאסטראומרים הם סטריאו-איזומרים שהמולקולות שלהם אינן תמונות המראה זו של זו. איזומרי ה-cis-trans של 1,2-dichloroethene הם דיאסטראומרים. אננטיומרים הם סטריאו-איזומרים שהמולקולות שלהם הן תמונות מראה שאינן ניתנות על גבי זו של זו. אננטיומרים מתרחשים רק עם מולקולות כיראליות. מולקולה כיראלית מוגדרת ככזו שאינה זהה לתמונת המראה שלה. לכן, המולקולה הכיראלית ותמונת המראה שלה הם אננטיומרים זה של זה.לדוגמה, מולקולת 2-בוטנול היא כיראלית, והיא ותמונות המראה שלה הן אננטיומרים.
מה ההבדל בין איזוטופים לאיזומרים?
• איזוטופים הם אטומים שונים של אותו יסוד. איזומרים הם תרכובות שונות עם אותה נוסחה מולקולרית.
• איזוטופים שונים זה מזה בגלל מספר הנייטרונים, ואילו איזומרים שונים זה מזה בגלל סידור האטומים.
• לאיזוטופים של יסוד בודד יש את אותה התנהגות כימית, אך התכונות הפיזיקליות עשויות להיות שונות. לאיזומרים עם אותה נוסחה כימית יש הבדלים הן בתכונות הכימיות והן בתכונות הפיזיקליות (למעט כמה איזומרים).
