同素体と異性体

同素体は元素の異なる構造修飾であるのに対し、 異性体は同じ分子式を共有するが異なる構造式を持つ化学化合物です。

特定の要素は、2つ以上の異なる形式で存在できます。 これらの形態は同素体と呼ばれ、元素の原子が異なる方法で結合します。 例えば、二酸素(O 2 )、オゾン(O 3 )、四酸素(O 4 )および八酸素(O 8 )は酸素の同素体です。 別の例は、同素体にグラファイトとダイヤモンドが含まれる炭素です。 要するに、同素体は、異なる分子構造を生成するために異なる方法で結合する同じ元素(同じ原子)を含んでいます。

対照的に、 異性体は、同じ分子式を共有しているが構造式が異なる化合物です( 要素と化合物を参照 )。 異性体は、同じ官能基に属さない限り、化学的性質を共有しません。 たとえば、プロパノールは式C 3 H 8 O(またはC 3 H 7 OH)を持ち、2つの異性体として存在します:プロパン-1-オール(n-プロピルアルコール; I )およびプロパン-2-オール(イソプロピルアルコール; II) )。 2つの異性体の違いは、酸素原子の位置にあります。これは、プロパン-1-オールの末端炭素とプロパン-2-オールの中心炭素に結合しています。 C 3 H 8 Oの3番目の異性体があり、その特性はアルコール(プロパノールなど)ではなくエーテルです。 メトキシエタン(メチル-エチル-エーテル; III )と呼ばれるこの異性体は、1つの炭素と1つの水素ではなく、2つの炭素に酸素が結合しています。

比較表

同素体と異性体の比較表
同素体 異性体
定義同素体は、要素のさまざまな構造変更です。 たとえば、OおよびO2異性体は、同じ分子式を共有しますが、構造式が異なる化合物です。
ダイヤモンド、グラファイトなど2-メチルプロパン-1-オールおよび2-メチルプロパン-2-オール。

同素体と異性体の歴史

アロトロピーと異性の両方は、スウェーデンの科学者、JönsJakob Berzeliusによって提案された概念でした。 彼は1841年に同素体の概念を提案しました。1860年にアボガドロの仮説が受け入れられた後、元素が多原子分子として存在し、酸素の2つの同素体がO 2およびO 3として認識されることがわかりました。 20世紀初頭、炭素などの他のケースは結晶構造の違いによるものであることが認識されていました。

フリードリヒ・ヴェーラーがシアン酸を調製し、その元素組成がフルミン酸(昨年はJustus von Liebigによって準備された)と同一であるが、その特性はかなり異なっていたことに気付いたとき、異性は1827年に最初に注目されました。 この発見は、化学成分が異なる元素組成を持っていた場合にのみ異なる可能性があると考えていた、当時の一般的な化学的理解に挑戦しました。 尿素が化学的に異なるシアン酸アンモニウムと同じ原子組成を持つというWoehlerの1828年の発見など、同じ種類の追加の発見が行われた後、JönsJakob Berzeliusは現象を記述するために異性という用語を導入しました。

異性体の種類

異性体のさまざまなクラスには、立体異性体、鏡像異性体、および幾何異性体が含まれます。

異性体の種類
  • 構造異性体 -構造異性体では、原子と官能基はさまざまな方法で結合されます。 構造異性体の種類は次のとおりです。
    • 鎖異性 -炭化水素鎖にはさまざまな量の分岐があります
    • 位置異性 -鎖上の官能基の位置を扱います
    • 官能基異性-1つの官能基が異なるものに分割されます。
    • 骨格異性体 -主な炭素鎖は2つの異性体間で異なります。
    • 互変異性体-互いに自発的に相互変換する同じ化学物質の構造異性体。
  • 立体異性体 -立体異性体では、結合構造は同じですが、空間内の原子と官能基の幾何学的配置は異なります。 立体異性体の種類は次のとおりです。
    • エナンチオマー -異なる異性体は互いに重ね合わせることができない鏡像です
    • ジアステレオマー -異性体は互いのミラー画像ではありません

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