Allotropi vs. Isomeri

Gli allotropi sono diverse modifiche strutturali di un elemento mentre gli isomeri sono composti chimici che condividono la stessa formula molecolare ma hanno formule strutturali diverse.

Alcuni elementi possono esistere in due o più forme diverse. Queste forme sono chiamate allotropi in cui gli atomi dell'elemento sono legati insieme in modo diverso. Ad esempio, il diossigeno (O 2 ), l'ozono (O 3 ), il tetraossigeno (O 4 ) e l'ottaossigeno (O 8 ) sono allotropi di ossigeno. Un altro esempio è il carbonio i cui allotropi includono grafite e diamante. In breve, gli allotropi contengono lo stesso elemento (gli stessi atomi) che si legano insieme in modi diversi per produrre strutture molecolari diverse.

Al contrario, gli isomeri sono composti ( vedi Elementi vs. Composti ) che condividono la stessa formula molecolare ma hanno formule strutturali diverse. Gli isomeri non condividono le loro proprietà chimiche a meno che non appartengano allo stesso gruppo funzionale. Ad esempio, il propanolo ha la formula C 3 H 8 O (o C 3 H 7 OH) e si presenta come due isomeri: propan-1-olo (alcool n-propilico; I ) e propan-2-olo (alcool isopropilico; II ). La differenza tra i due isomeri sta nella posizione dell'atomo di ossigeno: è attaccato ad un carbonio finale in propan-1-olo e al carbonio centrale in propan-2-olo. Esiste un terzo isomero di C 3 H 8 O le cui proprietà sono così diverse che non è un alcool (come il propanolo) ma un etere. Chiamato metossietano (metil etil etere; III ), questo isomero ha un ossigeno collegato a due carboni anziché a un carbonio e un idrogeno.

Tabella di confronto

Tabella di confronto tra allotropi e isomeri
allotropi isomeri
DefinizioneGli allotropi sono diverse modifiche strutturali di un elemento. Ad esempio O e O2Gli isomeri sono composti chimici che condividono la stessa formula molecolare ma hanno formule strutturali diverse.
EsempiDiamante, Grafite ecc.2-metilpropan-1-olo e 2-metilpropan-2-olo.

Storia di allotropi e isomeri

Sia l'allotropia che l'isomerismo erano concetti proposti dallo scienziato svedese Jöns Jakob Berzelius. Propose il concetto di allotropia nel 1841. Dopo l'accettazione dell'ipotesi di Avogadro nel 1860 si comprese che gli elementi potevano esistere come molecole poliatomiche e che i due allotropi di ossigeno erano riconosciuti come O 2 e O 3 . All'inizio del XX secolo è stato riconosciuto che altri casi come il carbonio erano dovuti a differenze nella struttura dei cristalli.

L'isomerismo fu notato per la prima volta nel 1827, quando Friedrich Woehler preparò acido cianico e notò che sebbene la sua composizione elementare fosse identica all'acido fulminico (preparato da Justus von Liebig l'anno precedente), le sue proprietà erano piuttosto diverse. Questa scoperta ha messo in discussione la prevalente comprensione chimica del tempo, secondo la quale i composti chimici potevano essere diversi solo quando avevano composizioni elementali diverse. Dopo che furono fatte ulteriori scoperte dello stesso tipo, come la scoperta di Woehler del 1828 secondo cui l'urea aveva la stessa composizione atomica del cianato di ammonio chimicamente distinto, Jöns Jakob Berzelius introdusse il termine isomerismo per descrivere il fenomeno.

Tipi di isomeri

Diverse classi di isomeri includono stereoisomeri, enantiomeri e isomeri geometrici.

Tipi di isomeri
  • Isomeri strutturali - Negli isomeri strutturali, gli atomi e i gruppi funzionali sono uniti in modi diversi. I tipi di isomeri strutturali includono:
    • isomeria a catena - le catene di idrocarburi hanno quantità variabili di ramificazione
    • isomerismo di posizione : si occupa della posizione di un gruppo funzionale su una catena
    • isomerismo del gruppo funzionale - un gruppo funzionale è suddiviso in diversi gruppi.
    • isomeri scheletrici : la catena principale del carbonio è diversa tra i due isomeri.
    • Tautomeri : isomeri strutturali della stessa sostanza chimica che si intersecano spontaneamente tra loro.
  • Stereoisomeri - Negli stereoisomeri la struttura del legame è la stessa, ma il posizionamento geometrico degli atomi e dei gruppi funzionali nello spazio è diverso. I tipi di stereoisomeri includono:
    • enantiomeri : diversi isomeri sono immagini speculari non sovrapponibili l'una all'altra
    • diastereomeri : gli isomeri non sono immagini mirro l'uno dell'altro

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