Nøgleforskellen mellem isotoniske og isoelektroniske arter er, at isotoniske arter har samme antal neutroner, hvorimod isoelektroniske arter har lignende antal elektroner.
Begreberne isotonisk og isoelektronisk refererer til kemiske arter, der har noget til fælles, f.eks. samme antal elektroner, samme antal neutroner osv.
Hvad er isotoniske arter?
Isotoniske arter er kemiske arter med identiske antal neutroner. Disse er også kendt som isotoner. Isotoner er to eller flere nuklider med det samme antal neutroner, men de har forskelligt antal protoner. Neutrontallet er angivet med N, og protontallet er angivet med Z.
Et almindeligt eksempel ville være bor -12 og kulstof - 13 kerner. Begge disse nuklider indeholder 7 neutroner i hvert atom. Derfor kan vi navngive dem som isotoner. En lignende gruppe af isotoniske arter omfatter atomer med 20 neutroner pr. atom. Denne gruppe omfatter S-36, Cl-37, Ar-38, K-39 og Ca-40. Alle disse atomer har 20 neutroner, men forskellige antal protoner. Vi kan få antallet af protoner ved at trække 20 fra massetallet. F.eks. for svovlatomet er antallet af protoner pr. atom=36 – 20=16.
Udtrykket isotonisk kommer fra det græske ord, der betyder "samme strækning." Det blev introduceret af den tyske fysiker K. Guggenheimer. Der kan være mange atomer med det samme antal neutroner, når man betragter isotoper af kemiske grundstoffer. Typisk udgår det største antal observationsstabile nuklider for to isotoniske arter 50 og 82.
Hvad er isoelektroniske arter?
Isoelektroniske arter er kemiske arter med identiske antal elektroner. Med andre ord har isoelektroniske arter det samme antal elektroner eller den samme elektroniske struktur. Dette fænomen er kendt som isoelektronicitet.
For eksempel er carbonmonoxid, NO+ og N2 isoelektroniske kemiske arter, fordi disse strukturer har det samme antal elektroner pr. forbindelse. I modsætning hertil er CH3COOH og CH3N=NCH3 ikke isoelektroniske, fordi de har et andet antal elektroner.
Vigtigheden af at identificere de isoelektroniske kemiske arter er evnen til at studere væsentligt beslægtede arter som par eller serier. Desuden kan vi forvente, at dette vil være nyttigt i sammenhængen og forudsigeligheden af egenskaberne af disse kemiske arter. Derfor giver det os fingerpeg om de mulige egenskaber og reaktioner.
N-atom og O+-ion er f.eks. isoelektroniske med hinanden. Dette skyldes, at begge disse arter har fem valenselektroner og [He]2s22p3. Et andet almindeligt eksempel er rækken af kationer med K+, Ca2+ og Sc3+. Tilsvarende er Cl-, S2- og P3- en anionrække med et tilsvarende antal elektroner.
I diatomiske molekyler kan vi bruge molekylære orbitaldiagrammer til at illustrere isoelektroniciteten i et diatomisk molekyle. Dette viser atomorbitaler, der blandes i isoelektroniske arter, hvilket indikerer den identiske orbitalkombination såvel som bindingen.
Der er nogle polyatomiske forbindelser, der kan være isoelektroniske med hinanden. Et almindeligt kendt eksempel ville være aminosyreserier med serin, cystein og selenocystein. Disse aminosyrer er forskellige fra hinanden i henhold til det specifikke kalkogen, der er til stede et sted i sidekæden.
Hvad er forskellen mellem isotoniske og isoelektroniske arter?
Isotoniske og isoelektroniske kemiske arter er vigtige for at studere de kemiske egenskaber af beslægtede forbindelser. Den vigtigste forskel mellem isotoniske og isoelektroniske arter er, at i isotoniske arter er antallet af neutroner det samme, hvorimod antallet af elektroner i isoelektroniske arter er det samme.
Nedenstående infografik præsenterer forskellene mellem isotoniske og isoelektroniske arter i tabelform til sammenligning side om side.
Opsummering – Isotoniske vs isoelektroniske arter
Isotoniske arter er kemiske arter med identiske antal neutroner. Isoelektroniske arter er kemiske arter med identiske antal elektroner. Derfor er den vigtigste forskel mellem isotoniske og isoelektroniske arter, at isotoniske arter har lignende antal neutroner, hvorimod isoelektroniske arter har lignende antal elektroner.
