Изоэлектронность — это явление, наблюдаемое, когда две или более молекулы имеют одинаковую структуру (положения и связи между атомами ) и одинаковые электронные конфигурации , но различаются тем, какие конкретные элементы находятся в определенных местах структуры. Например, CO , NO+, и Н2являются изоэлектронными, в то время как CH
3КОХ
3и СН
3Н = НЧ
3нет. [1]
Это определение иногда называют валентной изоэлектронностью . Определения иногда могут быть не такими строгими, иногда требуя идентичности общего числа электронов и вместе с ним всей электронной конфигурации . [2] Чаще определения шире и могут распространяться на разрешение различного числа атомов в сравниваемых видах . [3]
Важность концепции заключается в идентификации существенно родственных видов, как пар или серий. Можно ожидать, что изоэлектронные виды покажут полезную последовательность и предсказуемость в своих свойствах, поэтому идентификация соединения как изоэлектронного с уже охарактеризованным дает ключи к возможным свойствам и реакциям. Различия в свойствах, таких как электроотрицательность атомов в изоэлектронных видах, могут влиять на реакционную способность.
В квантовой механике водородоподобные атомы — это ионы, имеющие только один электрон, такие как Li2+Эти ионы можно описать как изоэлектронные водороду .
Атом N и O+Ионы изоэлектронны, поскольку каждый из них имеет пять валентных электронов или, точнее, электронную конфигурацию [He] 2s 2 2p 3 .
Аналогично катионы K+, Калифорния2+
, и Sc3+и анионы Cl−, С2−, и П3−все изоэлектронны атому Ar .
КО , CN−, Н
2, и НЕТ+
являются изоэлектронными, поскольку каждый из них имеет два атома, соединенных тройной связью, и из-за заряда имеют аналогичные электронные конфигурации ( N−
идентичен по электронной конфигурации O, поэтому CO идентичен по электронной конфигурации CN−
).
Диаграммы молекулярных орбиталей наилучшим образом иллюстрируют изоэлектронность в двухатомных молекулах, показывая, как смешивание атомных орбиталей в изоэлектронных видах приводит к идентичной комбинации орбиталей и, следовательно, к образованию связей.
Более сложные молекулы также могут быть многоатомными. Например, аминокислоты серин , цистеин и селеноцистеин изоэлектронны друг другу. Они различаются тем, какой конкретный халькоген присутствует в одном месте боковой цепи.
Ч.
3КОХ
3( ацетон ) и CH
3Н
2Ч.
3( азометан ) не изоэлектронны. Они имеют одинаковое число электронов, но не имеют одинаковой структуры.