Разница между аллотропами и изотопами

Основное различие - аллотропы против изотопов

Химические элементы могут встречаться в природе в нескольких различных формах. Иногда элементы встречаются в сочетании с другими элементами, а иногда элементы находятся в их элементарной форме, такой как золото (Au). Однако некоторые элементы в природе встречаются в разных формах, но находятся в одном и том же физическом состоянии. Такие элементы называются аллотропами. Есть также элементы, которые имеют разные формы атомной структуры. Их называют изотопами. Основное различие между аллотропами и изотопами заключается в том, что аллотропы определяются на их молекулярном уровне, тогда как изотопы определяются на их атомном уровне.

Ключевые области покрыты

1. Что такое аллотропы - Определение, свойства, примеры 2. Что такое изотопы - Определение, свойства, примеры 3. В чем разница между аллотропами и изотопами - Сравнение основных различий

Ключевые слова: аллотропы, аллотропия, углерод, золото, водород, изотопы, сера.

Что такое аллотропы

Аллотропы - это разные формы одного и того же химического элемента, которые стабильны в одном физическом состоянии. В аллотропах атомы одного и того же элемента связаны друг с другом по-разному. Другими словами, пространственное расположение атомов отличается от одного аллотропа к другому. Аллотроп состоит только из атомов одного и того же элемента. Не бывает комбинаций атомов разных элементов.

Физическое состояние аллотропов одного и того же химического элемента одинаково. Но молекулярные формулы аллотропов могут быть как равными, так и отличными друг от друга. Следовательно, химические и физические свойства аллотропов могут отличаться друг от друга.

Аллотропия - это термин, используемый для описания наличия или отсутствия аллотропов для определенного химического элемента. Не все химические элементы имеют аллотропы. Только некоторые элементы демонстрируют аллотропию. Некоторые общие примеры обсуждаются ниже.

Углерод (C)

Углерод является основным химическим элементом, проявляющим аллотропию. Наиболее распространенные аллотропы углерода - графит и алмаз. И графит, и алмаз состоят только из атомов углерода. Но молекулярная структура, гибридизация атомов углерода и другие их физические свойства отличаются друг от друга.

Рисунок 01: Химическая структура и внешний вид алмаза и графита

Кислород

Аллотропы кислорода - это Dioxygen (O₂) и озон (O₃). Оба они находятся в газовой фазе по своей природе и отличаются друг от друга молекулярной структурой, химическими и физическими свойствами.

Сера

Сера в природе встречается как S₈ единицы. Эти единицы состоят из восьми атомов серы. Здесь один атом серы связан с двумя другими атомами серы, образуя циклическую структуру. Эти циклические структуры могут быть ромбической, игольчатой (моноклинной) или ромбической. Общая структура S₈ это структура короны.

Рисунок 02: Структура короны S8

Аллотропия определяется для молекул в физическом состоянии. Следовательно, жидкая вода и лед не являются аллотропами, хотя оба состоят только из молекул воды (H₂О).

Что такое изотопы

Изотопы - это разные формы атомных структур одного и того же химического элемента. Обычно атом состоит из ядра и электронного облака, окружающего это ядро. Ядро состоит из протонов и нейтронов, тогда как электронное облако состоит только из электронов. Элемент состоит из протонов с уникальным числом. Атомный номер элемента - это количество протонов. Следовательно, каждый химический элемент имеет уникальный атомный номер. Периодическая таблица элементов построена на основе атомных номеров элементов. Здесь химические элементы расположены в порядке возрастания атомного номера. Однако количество нейтронов, присутствующих в ядре, не является уникальной величиной для элементов. Атомы одного и того же элемента могут иметь разное количество нейтронов в своем ядре. Эти атомы называются изотопами.

Изотопы конкретного элемента могут быть стабильными или нестабильными. Нестабильные изотопы могут подвергаться радиоактивному распаду с получением стабильной формы. Некоторые из наиболее распространенных изотопов приведены ниже.

Водород (H)

Атомный номер водорода равен 1. Следовательно, он состоит из 1 протона. Есть 3 распространенных изотопа водорода. Это протий, дейтерий и тритий. Протий не имеет нейтронов; В ядре дейтерия есть один нейтрон, а у трития - два нейтрона.

Рисунок 03: Изотопы водорода

Гелий

Гелий состоит из двух протонов. Встречающиеся в природе изотопы гелия имеют 1 нейтрон или 2 нейтрона.

Рисунок 04: Изотопы гелия

Углерод

Атомы углерода также встречаются в изотопных формах. Самый распространенный изотоп углерода состоит из 6 нейтронов. Некоторые изотопы углерода имеют 7 или 8 нейтронов.

Определение

Аллотропы: Аллотропы - это разные формы одного и того же химического элемента, которые стабильны в одном физическом состоянии.

Изотопы: Изотопы - это разные формы атомных структур одного и того же химического элемента.

Природа

Аллотропы: Аллотропы описывают молекулярные структуры.

Изотопы: Изотопы описывают атомные структуры.

Масса

Аллотропы: Молярная масса аллотропов может быть как равной, так и отличной друг от друга.

Изотопы: Атомные номера изотопов одинаковы, но атомные массы отличаются друг от друга.

Избыток

Аллотропы: Аллотропы встречаются не во всех химических элементах.

Изотопы: Изотопы присутствуют почти во всех элементах.

Химические свойства

Аллотропы: По химическим свойствам аллотропы отличаются друг от друга.

Изотопы: Химические свойства изотопов схожи из-за наличия равного количества электронов.

Стабильность

Аллотропы: Аллотропы - это стабильные молекулы, встречающиеся в природе.

Изотопы: Некоторые изотопы стабильны, тогда как другие нестабильны.

Заключение

И аллотропы, и изотопы относятся к различным формам определенного химического элемента. Аллотропы объясняют различия в молекулярных структурах. Изотопы объясняют различия в атомных структурах. В этом главное отличие аллотропов от изотопов. Аллотропы могут иметь либо очень незначительные различия в своих свойствах, либо большие различия. Но большинство изотопов отличаются друг от друга скорее своей стабильностью, чем другими свойствами. Химические свойства изотопов будут такими же, потому что у них одинаковое количество электронов. Почти все химические свойства зависят от количества и расположения электронов.

Использованная литература:

1.Helmenstine, Anne Marie. «Что такое изотоп? Определение и примеры ». ThoughtCo. N.p., n.d. Интернет. Доступна здесь. 20 июля 2017 г. 2. «Изотопы и аллотропы». GKToday. N.p., n.d. Интернет. Доступна здесь. 20 июля 2017.

Изображение предоставлено:

1. «Алмаз и графит2» Автор: Diamond_and_graphite.jpg: Пользователь: Itubderivative work: Materialscientist (talk) - Diamond_and_graphite.jpg Файл: Graphite-tn19a.jpg (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia2. «Циклооктасера-выше-3D-шары» (общественное достояние) через Commons Wikimedia3. «Изотопы водорода Blausen 0530» Брюс Блаус - собственная работа (CC BY 3.0) через Commons Wikimedia4. «Гелий-3 и гелий-4» Уве В. - собственная работа (общественное достояние) через Commons Wikimedia