Izoelektronicita

Izoelektronicita je označení stavu, kdy mají dvě nebo více molekul stejnou chemickou strukturu (polohy atomů a vazby mezi nimi) a stejnou elektronovou konfiguraci, ovšem liší se chemickými prvky nacházejícími se v některých částech struktury.

Jako příklad takové skupiny sloučenin lze uvést oxid uhelnatý (CO), nitrosoniový kation (NO⁺) a molekulu dusíku (N₂). Aceton (CH₃COCH₃) a sloučenina CH₃N=NCH₃ navzájem izoelektronické nejsou.^[1]

Takováto definice se někdy označuje jako valenční izoelektronicita. Definice může někdy vyžadovat shodu celkového počtu elektronů v celé elektronové konfiguraci.^[2] Obvykle je definice širší a může povolovat rozdílný počet atomů ve srovnávaných molekulách.^[3]

Tento pojem má význam při určování strukturně podobných částic jako součástí řad. Izoelektronické molekuly mohou vykazovat podobné a předvídatelné vlastnosti, takže odhalení izoelektronicity sloučenin může pomoci určit pmožné vlastnosti a reaktivitu (tu mohou ovlivnit odlišnosti jiných vlastností, jako je elektronegativita atomů v molekulách).

V kvantové mechanice se jako atomy podobné vodíku označují ionty obsahující jediný elektron, jako je například Li²⁺. Tyto ionty lze považovat za izoelektronické s vodíkem.

Příklady

Atom dusíku (N) je izoelektronický s iontem O⁺, protože má pět valenčních elektronů a shodnou elektronovou konfiguraci, [He] 2s²2p³.

Podobně jsou kationty K⁺, Ca²⁺ a Sc³⁺, stejně jako anionty Cl⁻, S²⁻ a P³⁻ izoelektronické s atomem argonu.

Oxid uhelnatý (CO), kyanidový anion (CN⁻), molekula dusíku (N₂) a nitrosoniový kation (NO⁺) jsou izoelektronické, jelikož obsahují atomy spojené trojnými vazbami a protože mají analogické elektronové konfigurace. Nitridový anion (N⁻) má stejnou elektronovou konfiguraci jako atom kyslíku (O), takže oxid uhelnatý (CO) je elektronovou strukturou shoduje s kyanidovým aniontem (CN⁻).

Izoelektronicitu dvojatomových molekul lze dobře zobrazit pomocí diagramu molekulových orbitalů, kde se ukazuje, jak různé atomové orbitaly izoelektronických molekul vytvářejí stejné kombinace orbitalů a tak i stejné vazby.

Izoelektronicitu mohou vykazovat i složitější molekuly, příkladem je trojice aminokyselin serin, cystein a selenocystein. Liší se pouze tím, jaký chalkogen je přítomen na určitém místě v molekule.

Aceton (CH₃COCH₃) a azomethan (CH₃N₂CH₃) nejsou izoelektronické sloučeniny, protože mají stejný počet elektronů, ale odlišné struktury.

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Isoelectronicity na anglické Wikipedii.