Allotrope gegen Isomere

Allotrope sind unterschiedliche Strukturmodifikationen eines Elements, während Isomere chemische Verbindungen sind, die dieselbe Molekülformel aufweisen, jedoch unterschiedliche Strukturformeln aufweisen.

Bestimmte Elemente können in zwei oder mehr verschiedenen Formen vorliegen. Diese Formen werden Allotrope genannt, bei denen die Atome des Elements auf unterschiedliche Weise miteinander verbunden sind. Beispielsweise sind Disauerstoff (O 2 ), Ozon (O 3 ), Tetraoxygen (O 4 ) und Octaoxygen (O 8 ) Allotrope von Sauerstoff. Ein anderes Beispiel ist Kohlenstoff, dessen Allotrope Graphit und Diamant umfassen. Kurz gesagt, Allotrope enthalten dasselbe Element (dieselben Atome), die sich auf unterschiedliche Weise verbinden, um unterschiedliche Molekülstrukturen zu erzeugen.

Im Gegensatz dazu sind Isomere Verbindungen ( siehe Elemente vs. Verbindungen ), die dieselbe Molekülformel haben, aber unterschiedliche Strukturformeln haben. Isomere teilen ihre chemischen Eigenschaften nur, wenn sie zur gleichen funktionellen Gruppe gehören. Beispielsweise hat Propanol die Formel C 3 H 8 O (oder C 3 H 7 OH) und tritt als zwei Isomere auf: Propan-1-ol (n-Propylalkohol; I ) und Propan-2-ol (Isopropylalkohol; II) ). Der Unterschied zwischen den beiden Isomeren liegt in der Position des Sauerstoffatoms: Es ist an einen Endkohlenstoff in Propan-1-ol und an den zentralen Kohlenstoff in Propan-2-ol gebunden. Es gibt ein drittes Isomer von C 3 H 8 O, dessen Eigenschaften so unterschiedlich sind, dass es kein Alkohol (wie Propanol), sondern ein Ether ist. Dieses als Methoxyethan (Methylethylether; III ) bezeichnete Isomer hat einen Sauerstoff, der an zwei Kohlenstoffe und nicht an einen Kohlenstoff und einen Wasserstoff gebunden ist.

Vergleichstabelle

Vergleichstabelle Allotrope gegen Isomere
Allotrope Isomere
DefinitionAllotrope sind verschiedene strukturelle Modifikationen eines Elements. Zum Beispiel O und O2Isomere sind chemische Verbindungen, die dieselbe Molekülformel haben, aber unterschiedliche Strukturformeln haben.
BeispieleDiamant, Graphit usw.2-Methylpropan-1-ol und 2-Methylpropan-2-ol.

Geschichte der Allotrope und Isomere

Sowohl Allotropie als auch Isomerie waren Konzepte des schwedischen Wissenschaftlers Jöns Jakob Berzelius. Er schlug 1841 das Konzept der Allotropie vor. Nach der Annahme der Avogadro-Hypothese im Jahr 1860 wurde verstanden, dass Elemente als mehratomige Moleküle existieren könnten und die beiden Allotrope von Sauerstoff als O 2 und O 3 erkannt wurden. Im frühen 20. Jahrhundert wurde erkannt, dass andere Fälle wie Kohlenstoff auf Unterschiede in der Kristallstruktur zurückzuführen sind.

Die Isomerie wurde erstmals 1827 festgestellt, als Friedrich Woehler Cyaninsäure herstellte und feststellte, dass ihre Elementzusammensetzung zwar mit der von Fulusäure (hergestellt von Justus von Liebig im Vorjahr) identisch war, ihre Eigenschaften jedoch sehr unterschiedlich waren. Dieser Befund stellte das vorherrschende chemische Verständnis der Zeit in Frage, wonach chemische Verbindungen nur dann unterschiedlich sein konnten, wenn sie unterschiedliche Elementzusammensetzungen hatten. Nachdem weitere Entdeckungen der gleichen Art gemacht worden waren, wie beispielsweise Wehlers Entdeckung von 1828, dass Harnstoff die gleiche Atomzusammensetzung wie das chemisch unterschiedliche Ammoniumcyanat hatte, führte Jöns Jakob Berzelius den Begriff Isomerie ein, um das Phänomen zu beschreiben.

Arten von Isomeren

Verschiedene Klassen von Isomeren umfassen Stereoisomere, Enantiomere und geometrische Isomere.

Arten von Isomeren
  • Strukturisomere - In Strukturisomeren sind Atome und funktionelle Gruppen auf unterschiedliche Weise miteinander verbunden. Arten von Strukturisomeren umfassen:
    • Kettenisomerie - Kohlenwasserstoffketten weisen unterschiedliche Verzweigungsgrade auf
    • Positionsisomerie - befasst sich mit der Position einer funktionellen Gruppe an einer Kette
    • Funktionsgruppenisomerie - Eine Funktionsgruppe wird in verschiedene Gruppen aufgeteilt.
    • Skelettisomere - Die Hauptkohlenstoffkette unterscheidet sich zwischen den beiden Isomeren.
    • Tautomere - Strukturisomere derselben chemischen Substanz, die sich spontan untereinander umwandeln.
  • Stereoisomere - In Stereoisomeren ist die Bindungsstruktur dieselbe, aber die geometrische Positionierung von Atomen und funktionellen Gruppen im Raum ist unterschiedlich. Arten von Stereoisomeren umfassen:
    • Enantiomere - verschiedene Isomere sind nicht überlagerbare Spiegelbilder voneinander
    • Diastereomere - Isomere sind keine Mirro-Bilder voneinander

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