Belangrijkste verschil - Allotropen versus isotopen

Chemische elementen kunnen van nature in verschillende vormen voorkomen. Soms worden de elementen gevonden in combinatie met andere elementen, en soms worden elementen gevonden in hun elementaire vorm zoals goud (Au). Sommige elementen komen echter van nature in verschillende vormen voor, maar bevinden zich in dezelfde fysieke staat. Dergelijke elementen worden allotropen genoemd. Er zijn ook elementen die verschillende vormen van atomaire structuren hebben. Ze worden isotopen genoemd. Het belangrijkste verschil tussen allotropen en isotopen is dat: allotropen worden gedefinieerd op hun moleculaire niveau, terwijl isotopen op hun atomaire niveau worden gedefinieerd.

Belangrijkste gebieden die worden gedekt

1. Wat zijn allotropen? – Definitie, eigenschappen, voorbeelden 2. Wat zijn isotopen? – Definitie, eigenschappen, voorbeelden 3. Wat is het verschil tussen allotropen en isotopen? – Vergelijking van de belangrijkste verschillen

Sleutelbegrippen: allotropen, allotropie, koolstof, goud, waterstof, isotopen, zwavel

Wat zijn allotropen?

Allotropen zijn verschillende vormen van hetzelfde chemische element die stabiel zijn in dezelfde fysieke toestand. In allotropen zijn de atomen van hetzelfde element op verschillende manieren aan elkaar gebonden. Met andere woorden, de ruimtelijke rangschikking van atomen verschilt van de ene allotroop tot de andere. Een allotroop bestaat alleen uit atomen van hetzelfde element. Er zijn geen combinaties van atomen van verschillende elementen.

De fysieke toestand van allotropen van hetzelfde chemische element is hetzelfde. Maar de molecuulformules van allotropen kunnen gelijk of verschillend van elkaar zijn. Daarom kunnen de chemische en fysische eigenschappen van allotropen van elkaar verschillen.

Allotropie is de term die wordt gebruikt om de aanwezigheid of afwezigheid van allotropen voor een bepaald chemisch element te beschrijven. Alle chemische elementen hebben geen allotropen. Slechts enkele elementen vertonen allotropie. Enkele veelvoorkomende voorbeelden worden hieronder besproken.

Koolstof (C)

Koolstof is een belangrijk chemisch element dat allotropie vertoont. De meest voorkomende allotropen van koolstof zijn grafiet en diamant. Zowel grafiet als diamant zijn samengesteld uit alleen koolstofatomen. Maar de moleculaire structuur, hybridisatie van koolstofatomen en andere fysieke eigenschappen ervan verschillen van elkaar.

Figuur 01: Chemische structuren en het uiterlijk van diamant en grafiet

Zuurstof

De allotropen van zuurstof zijn dizuurstof (O₂) en ozon (O₃). Beide bevinden zich in de gasfase van de natuur en verschillen van elkaar door de moleculaire structuur, chemische en fysische eigenschappen.

Zwavel

Zwavel in de natuur wordt gevonden als S₈ eenheden. Deze eenheden zijn samengesteld uit acht zwavelatomen. Hier is één zwavelatoom gebonden aan twee andere zwavelatomen en vormen zo een cyclische structuur. Deze cyclische structuren kunnen ofwel in ruitvorm, naaldvorm (monokliene) of orthorhombische vorm zijn. De algemene structuur van S₈ is de kroonstructuur.

Figuur 02: Kroonstructuur van S8

Allotropie wordt gedefinieerd voor moleculen in de fysieke toestand. Daarom zijn vloeibaar water en ijs geen allotropen, hoewel beide alleen uit watermoleculen bestaan ​​(H₂O).

Wat zijn isotopen?

Isotopen zijn verschillende vormen van atomaire structuren van hetzelfde chemische element. Over het algemeen bestaat een atoom uit een kern en een elektronenwolk die deze kern omringt. De kern bestaat uit protonen en neutronen, terwijl de elektronenwolk alleen uit elektronen bestaat. Een element is samengesteld uit een uniek aantal protonen. Het atoomnummer van een element is het aantal protonen. Daarom heeft elk chemisch element een uniek atoomnummer. Het periodiek systeem der elementen is gebouwd op basis van de atoomnummers van elementen. Hier zijn de chemische elementen gerangschikt in oplopende volgorde van het atoomnummer. Het aantal neutronen dat in de kern aanwezig is, is echter geen unieke waarde voor elementen. De atomen van hetzelfde element kunnen een verschillend aantal neutronen in hun kern hebben. Deze atomen worden isotopen genoemd.

De isotopen van een bepaald element kunnen zowel stabiel als instabiel zijn. Instabiele isotopen kunnen radioactief verval ondergaan om een ​​stabiele vorm te verkrijgen. Enkele van de meest voorkomende isotopen worden hieronder gegeven.

Waterstof (H)

Het atoomnummer van waterstof is 1. Daarom is het samengesteld uit 1 proton. Er zijn 3 veel voorkomende isotopen van waterstof. Dit zijn Protium, Deuterium en Tritium. Protium heeft geen neutronen; Deuterium heeft één neutron en Tritium heeft twee neutronen in hun kern.

Figuur 03: Isotopen van waterstof

Helium

Helium bestaat uit twee protonen. Natuurlijk voorkomende isotopen van helium hebben 1 neutron of 2 neutronen.

Figuur 04: Isotopen van helium

Koolstof

Koolstofatomen komen ook voor in isotoopvormen. De meest voorkomende isotoop van koolstof bestaat uit 6 neutronen. Sommige koolstofisotopen hebben 7 of 8 neutronen.

Verschil tussen allotropen en isotopen

Definitie

Allotropen: Allotropen zijn verschillende vormen van hetzelfde chemische element, die stabiel zijn in dezelfde fysieke toestand.

isotopen: Isotopen zijn verschillende vormen van atomaire structuren van hetzelfde chemische element.

Natuur

Allotropen: Allotropen beschrijven moleculaire structuren.

isotopen: Isotopen beschrijven atomaire structuren.

Massa

Allotropen: De molaire massa van allotropen kan gelijk of verschillend van elkaar zijn.

isotopen: Het atoomnummer van isotopen is hetzelfde, maar de atoommassa's verschillen van elkaar.

Overvloed

Allotropen: Allotropen komen niet in alle chemische elementen voor.

isotopen: Isotopen komen in bijna alle elementen voor.

Chemische eigenschappen

Allotropen: De chemische eigenschappen van allotropen verschillen van elkaar.

isotopen: De chemische eigenschappen van isotopen zijn vergelijkbaar vanwege de aanwezigheid van gelijke aantallen elektronen.

Stabiliteit

Allotropen: Allotropen zijn stabiele moleculen die van nature voorkomen.

isotopen: Sommige isotopen zijn stabiel, terwijl andere onstabiel zijn.

Conclusie

Zowel allotropen als isotopen verwijzen naar verschillende vormen van een bepaald chemisch element. Allotropen verklaren de verschillen in moleculaire structuren. Isotopen verklaren de verschillen in atomaire structuren. Dit is het belangrijkste verschil tussen allotropen en isotopen. Allotropen kunnen ofwel zeer kleine verschillen in hun eigenschappen hebben of grote verschillen. Maar de meeste isotopen verschillen van elkaar door hun stabiliteit en niet door andere eigenschappen. De chemische eigenschappen van isotopen zouden hetzelfde zijn omdat ze hetzelfde aantal elektronen hebben. Bijna alle chemische eigenschappen zijn afhankelijk van het aantal en de rangschikking van elektronen.

Referenties:

1.Helmenstine, Anne Marie. "Wat is een isotoop? Definitie en voorbeelden.” GedachteCo. n.p., n.d. Web. Beschikbaar Hier. 20 juli 2017. 2. "Isotopen en allotropen." GKVandaag. n.p., n.d. Web. Beschikbaar Hier. 20 juli 2017.

Afbeelding met dank aan:

1. "Diamond and graphite2" door Diamond_and_graphite.jpg: Gebruiker: Itubderivative work: Materialscientist (talk) - Diamond_and_graphite.jpgFile:Graphite-tn19a.jpg (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia2. "Cyclooctasulphur-above-3D-balls" (Public Domain) via Commons Wikimedia3. "Blausen 0530 HydrogenIsotopes" door BruceBlaus - Eigen werk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia4. "Helium-3 en Helium-4" door Uwe W. - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia