Isotoobid vs isomeerid
Erinevate aatomite vahel on erinevusi. Samuti on samade elementide sees variatsioone. Isotoobid on näited erinevuste kohta ühes elemendis.
Sama molekulaarvalemiga molekul või ioon võib eksisteerida erineval viisil, olenev alt sidemete järjestusest, laengujaotuse erinevustest, viisist, kuidas nad ruumis paiknevad jne; neid tuntakse isomeeridena.
Isotoobid
Sama elemendi aatomid võivad olla erinevad. Neid sama elemendi erinevaid aatomeid nimetatakse isotoopideks. Need erinevad üksteisest erineva neutronite arvu poolest. Kuna neutronite arv on erinev, erineb ka nende massiarv. Sama elemendi isotoopides on aga sama arv prootoneid ja neutroneid. Erinevad isotoobid esinevad erinevas koguses ja see on antud protsendiväärtusena, mida nimetatakse suhteliseks arvukseks. Näiteks vesinikul on kolm isotoopi: protium, deuteerium ja triitium. Nende neutronite arv ja suhteline arvukus on järgmised.
1H – neutroneid pole, suhteline arvukus on 99,985%
2H- üks neutron, suhteline arvukus on 0,015%
3H- kaks neutronit, suhteline arvukus on 0%
Neutronite arv, mida tuumas võib hoida, on elemenditi erinev. Nende isotoopide hulgas on ainult mõned stabiilsed. Näiteks hapnikul on kolm stabiilset isotoopi ja tinal kümme stabiilset isotoopi. Enamasti on lihtsatel elementidel sama neutronite arv kui prootonite arvul, kuid rasketes elementides on neutroneid rohkem kui prootoneid. Tuumade stabiilsuse tasakaalustamiseks on oluline neutronite arv. Kui tuumad on liiga rasked, muutuvad nad ebastabiilseks ja seetõttu muutuvad need isotoobid radioaktiivseks. Näiteks 238 U kiirgab kiirgust ja laguneb palju väiksemateks tuumadeks. Isotoopidel võivad olla erinevad omadused nende erineva massi tõttu. Näiteks võivad neil olla erinevad spinnid, seega on nende NMR spektrid erinevad. Kuid nende elektronide arv on sarnane, põhjustades sarnase keemilise käitumise.
Isotoopide kohta teabe saamiseks saab kasutada massispektromeetrit. See annab elemendis olevate isotoopide arvu, nende suhtelise arvukuse ja massi.
Isomeerid
Isomeerid on erinevad ühendid, millel on sama molekulvalem. Isomeere on erinevat tüüpi. Isomeerid võib põhiliselt jagada kahte rühma: põhiseaduslikud isomeerid ja stereoisomeerid. Põhiseaduslikud isomeerid on isomeerid, kus aatomite ühenduvus molekulides on erinev. Butaan on lihtsaim alkaan, mis näitab põhiseaduslikku isomeeria. Butaanil on kaks põhiseaduslikku isomeeri, butaan ise ja isobuteen.
Stereoisomeerides on aatomid ühendatud samas järjestuses, erinev alt põhiseaduslikest isomeeridest. Stereoisomeerid erinevad ainult oma aatomite paigutuse poolest ruumis. Stereoisomeerid võivad olla kahte tüüpi, enantiomeerid ja diastereomeerid. Diastereomeerid on stereoisomeerid, mille molekulid ei ole üksteise peegelpildid. 1,2-dikloroeteeni cis-trans-isomeerid on diastereomeerid. Enantiomeerid on stereoisomeerid, mille molekulid on üksteise mittepeale kantavad peegelpildid. Enantiomeerid esinevad ainult kiraalsete molekulidega. Kiraalne molekul on määratletud kui molekul, mis ei ole selle peegelpildiga identne. Seetõttu on kiraalne molekul ja selle peegelpilt teineteise enantiomeerid. Näiteks 2-butanooli molekul on kiraalne ning see ja selle peegelpildid on enantiomeerid.
Mis vahe on isotoopide ja isomeeride vahel?
• Isotoobid on sama elemendi erinevad aatomid. Isomeerid on erinevad ühendid, millel on sama molekulvalem.
• Isotoobid erinevad üksteisest neutronite arvu tõttu, samas kui isomeerid erinevad üksteisest aatomite paigutuse tõttu.
• Ühe elemendi isotoopide keemiline käitumine on sama, kuid füüsikalised omadused võivad erineda. Sama keemilise valemiga isomeeridel on erinevusi nii keemilistes kui ka füüsikalistes omadustes (välja arvatud mõned isomeerid).
