Der Hauptunterschied zwischen isotonischen und isoelektronischen Spezies besteht darin, dass isotonische Spezies eine ähnliche Anzahl von Neutronen haben, während isoelektronische Spezies eine ähnliche Anzahl von Elektronen haben.
Die Begriffe isotonisch und isoelektronisch beziehen sich auf chemische Spezies, die etwas gemeinsam haben, z. B. gleiche Anzahl von Elektronen, gleiche Anzahl von Neutronen usw.
Was sind isotonische Arten?
Isotonische Spezies sind chemische Spezies mit identischer Neutronenzahl. Diese werden auch als Isotone bezeichnet. Isotone sind zwei oder mehr Nuklide mit gleicher Neutronenzahl, aber unterschiedlicher Protonenzahl. Die Neutronenzahl wird mit N und die Protonenzahl mit Z bezeichnet.
Ein gängiges Beispiel wäre Bor -12 und Kohlenstoff – 13 Kerne. Beide Nuklide enth alten 7 Neutronen in jedem Atom. Daher können wir sie als Isotone bezeichnen. Eine ähnliche Gruppe isotonischer Spezies umfasst Atome mit 20 Neutronen pro Atom. Diese Gruppe umfasst S-36, Cl-37, Ar-38, K-39 und Ca-40. Alle diese Atome haben 20 Neutronen, aber unterschiedlich viele Protonen. Wir können die Anzahl der Protonen erh alten, indem wir 20 von der Massenzahl abziehen. Beispiel: Beim Schwefelatom ist die Anzahl der Protonen pro Atom=36 – 20=16.
Der Begriff isotonisch kommt aus dem Griechischen und bedeutet „gleiche Dehnung“. Es wurde von dem deutschen Physiker K. Guggenheimer eingeführt. Es kann viele Atome mit der gleichen Anzahl von Neutronen geben, wenn man die Isotope chemischer Elemente betrachtet. Typischerweise gibt es die größte Anzahl von beobachtungsstabilen Nukliden für die beiden isotonischen Spezies 50 und 82.
Was sind isoelektronische Spezies?
Isoelektronische Spezies sind chemische Spezies mit identischer Elektronenzahl. Mit anderen Worten, isoelektronische Spezies haben die gleiche Anzahl von Elektronen oder die gleiche elektronische Struktur. Dieses Phänomen ist als Isoelektronizität bekannt.
Zum Beispiel sind Kohlenmonoxid, NO+ und N2 isoelektronische chemische Spezies, weil diese Strukturen die gleiche Anzahl von Elektronen pro Verbindung haben. Im Gegensatz dazu sind CH3COOH und CH3N=NCH3 nicht isoelektronisch, da sie eine unterschiedliche Anzahl von Elektronen haben.
Die Bedeutung der Identifizierung der isoelektronischen chemischen Spezies ist die Fähigkeit, signifikant verwandte Spezies als Paare oder Reihen zu untersuchen. Darüber hinaus können wir davon ausgehen, dass dies für die Konsistenz und Vorhersagbarkeit der Eigenschaften dieser chemischen Spezies nützlich ist. Daher liefert es uns Hinweise auf mögliche Eigenschaften und Reaktionen.
Zum Beispiel sind das N-Atom und das O+-Ion isoelektronisch zueinander. Dies liegt daran, dass diese beiden Spezies fünf Valenzelektronen und das [He]2s22p3 haben. Ein weiteres gängiges Beispiel ist die Kationenreihe mit K+, Ca2+ und Sc3+. In ähnlicher Weise sind Cl-, S2- und P3- eine Anionenreihe mit einer ähnlichen Anzahl von Elektronen.
Bei zweiatomigen Molekülen können wir Molekülorbitaldiagramme verwenden, um die Isoelektronizität in einem zweiatomigen Molekül zu veranschaulichen. Dies zeigt Atomorbitale, die sich in isoelektronischen Spezies mischen, was auf die identische Orbitalkombination sowie die Bindung hinweist.
Es gibt einige mehratomige Verbindungen, die isoelektronisch sein können. Ein allgemein bekanntes Beispiel wäre eine Aminosäurereihe mit Serin, Cystein und Selenocystein. Diese Aminosäuren unterscheiden sich voneinander je nach dem spezifischen Chalkogen, das an einer Stelle in der Seitenkette vorhanden ist.
Was ist der Unterschied zwischen isotonischen und isoelektronischen Spezies?
Isotonische und isoelektronische chemische Spezies sind wichtig für die Untersuchung der chemischen Eigenschaften verwandter Verbindungen. Der Hauptunterschied zwischen isotonischen und isoelektronischen Spezies besteht darin, dass bei isotonischen Spezies die Anzahl der Neutronen gleich ist, während bei isoelektronischen Spezies die Anzahl der Elektronen gleich ist.
Die folgende Infografik zeigt die Unterschiede zwischen isotonischen und isoelektronischen Spezies in tabellarischer Form für einen direkten Vergleich.
Zusammenfassung – Isotonische vs. isoelektronische Spezies
Isotonische Spezies sind chemische Spezies mit identischer Neutronenzahl. Isoelektronische Spezies sind chemische Spezies mit identischer Elektronenzahl. Daher besteht der Hauptunterschied zwischen isotonischen und isoelektronischen Spezies darin, dass isotonische Spezies eine ähnliche Anzahl von Neutronen haben, während isoelektronische Spezies eine ähnliche Anzahl von Elektronen haben.
