Isotoopid vs isomeerid
Erinevate aatomite vahel on erinevusi. Samuti on samades elementides variatsioone. Isotoopid on näited erinevustest ühe elemendi sees.
Molekul või ioon, millel on sama molekulivalem, võib eksisteerida erineval viisil, sõltuvalt sidumisjärjestustest, laengujaotuse erinevustest, nende paigutusest ruumis jne; neid tuntakse kui isomeere.
Isotoopid
Sama elemendi aatomid võivad olla erinevad. Neid sama elemendi erinevaid aatomeid nimetatakse isotoopideks. Nad erinevad üksteisest erineva neutronite arvu poolest. Kuna neutronite arv on erinev, siis erineb ka nende massinumber. Sama elemendi isotoopidel on aga sama palju prootoneid ja neutroneid. Erinevad isotoopid esinevad erinevates kogustes ja see on antud protsendina, mida nimetatakse suhteliseks arvukuseks. Näiteks vesinikul on kolm isotoopi nagu protium, deuteerium ja triitium. Nende neutronite arv ja suhteline arvukus on järgmine.
1 H - neutrone puudub, suhteline arvukus on 99,955%
2 H- üks neutron, suhteline rohkus on 0,015%
3 H - kaks neutronit, suhteline arvukus on 0%
Neutronite arv, mida tuum suudab hoida, erineb elemenditi. Nende isotoopide seas on ainult mõned stabiilsed. Näiteks hapnikul on kolm stabiilset isotoopi ja tinal on kümme stabiilset isotoopi. Enamasti on lihtsatel elementidel sama neutronite arv kui prootonitel, kuid rasketes elementides on neid rohkem kui prootoneid. Neutronite arv on oluline tuumade stabiilsuse tasakaalustamiseks. Kui tuumad on liiga rasked, muutuvad nad ebastabiilseks ja seetõttu muutuvad need isotoopid radioaktiivseks. Näiteks 238U kiirgab kiirgust ja laguneb palju väiksematesse tuumadesse. Isotoopidel võivad olla erinevad omadused nende erineva massi tõttu. Näiteks võivad neil olla erinevad keerutused, seega on nende NMR-spektrid erinevad. Kuid nende elektronide arv on sarnane, mis põhjustab sarnase keemilise käitumise.
Isotoopide kohta teabe saamiseks võib kasutada massispektromeetrit. See annab elemendi isotoopide arvu, nende suhtelise arvukuse ja massi.
Isomeerid
Isomeerid on erinevad ühendid sama molekulvalemiga. Isomeere on erinevaid. Isomeere võib peamiselt jagada kahte rühma konstitutsiooniliste ja stereoisomeeridena. Konstitutsioonilised isomeerid on isomeerid, kus aatomite ühenduvus on molekulides erinev. Butaan on lihtsaim alkaan, mis näitab põhiseaduslikku isomeeriat. Butaanil on kaks põhiseaduslikku isomeeri, butaan ise ja isobuteen.
Stereo-isomeerides on aatomid ühendatud samas järjestuses, erinevalt põhiseaduslikest isomeeridest. Stereoisomeerid erinevad ainult nende aatomite paigutuse poolest ruumis. Stereoisomeere võib 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 pealekandmata peegelpildid. Enantiomeerid esinevad ainult kiraalsete molekulide korral. Kiraalne molekul on määratletud kui selline, mis pole identne tema peegelpildiga. Seetõttu on kiraalne molekul ja selle peegelpilt üksteise enantiomeerid. Näiteks on 2-butanooli molekul kiraalne ning see ja selle peegelpildid on enantiomeerid.
Mis vahe on isotoopidel ja isomeeridel?
• Isotoopid on sama elemendi erinevad aatomid. Isomeerid on erinevad ühendid sama molekulivalemiga.
• Isotoopid erinevad üksteisest neutronite arvu tõttu, isomeerid aga aatomite paigutuse tõttu.
• Üksiku elemendi isotoopidel on sama keemiline käitumine, kuid füüsikalised omadused võivad erineda. Sama keemilise valemiga isomeeridel on erinevusi nii keemiliste kui ka füüsikaliste omaduste osas (välja arvatud mõned isomeerid).
