Isoelectronicidad

molécula de monóxido de carbono

Ion nitrosonio

El monóxido de carbono y el nitrosonio son isoelectrónicos.

La isoelectronicidad es un fenómeno que se observa cuando dos o más moléculas tienen la misma estructura (posiciones y conectividades entre átomos ) y las mismas configuraciones electrónicas , pero difieren en los elementos específicos que se encuentran en ciertas ubicaciones de la estructura. Por ejemplo, CO , NO ⁺y N₂ son isoelectrónicos, mientras queCH₃ COCH₃ yCH₃N=NCH₃no lo son. ^{[ 1 ]}

Esta definición se denomina a veces isoelectronicidad de valencia . Las definiciones a veces no son tan estrictas, requiriendo en ocasiones la identidad del número total de electrones y, por consiguiente, de toda la configuración electrónica . ^{[ 2 ]} Más comúnmente, las definiciones son más amplias y pueden permitir diferentes números de átomos en las especies que se comparan. ^{[ 3 ]}

La importancia de este concepto radica en la identificación de especies significativamente relacionadas, ya sea en pares o series. Se espera que las especies isoelectrónicas muestren una consistencia y predictibilidad útiles en sus propiedades, por lo que identificar un compuesto como isoelectrónico con otro ya caracterizado ofrece pistas sobre posibles propiedades y reacciones. Las diferencias en propiedades como la electronegatividad de los átomos en las especies isoelectrónicas pueden afectar la reactividad.

En mecánica cuántica , los átomos similares al hidrógeno son iones con un solo electrón, como el Li ^2+.Estos iones se describirían como isoelectrónicos con el hidrógeno .

Serina

Cisteína

Selenocisteína

Tres aminoácidos isoelectrónicos de valencia

éter dimetílico

Azometano

Ambas moléculas tienen la misma configuración electrónica, pero debido al doble enlace y al átomo extra en el azometano, no son isoelectrónicas.

El átomo de N y el O ⁺Los iones son isoelectrónicos porque cada uno tiene cinco electrones de valencia , o más precisamente una configuración electrónica de [He] 2s ² 2p ³ .

De manera similar, los cationes K ⁺, Ca ²⁺y Sc ³⁺y los aniones Cl ⁻, S ²⁻y P ³⁻Todos son isoelectrónicos con el átomo de Ar .

CO , CN ⁻, N₂ yNO ⁺son isoelectrónicos porque cada uno tiene dos átomos unidos por un triple enlace, y debido a la carga tienen configuraciones electrónicas análogas ( N ⁻tiene una configuración electrónica idéntica a la del O, por lo que el CO es electrónicamente idéntico al CN ⁻).

Los diagramas de orbitales moleculares ilustran mejor la isoelectronicidad en las moléculas diatómicas, mostrando cómo la mezcla de orbitales atómicos en especies isoelectrónicas da como resultado una combinación de orbitales idéntica y, por lo tanto, también un enlace químico.

Las moléculas más complejas también pueden ser isoelectrónicas. Por ejemplo, los aminoácidos serina , cisteína y selenocisteína son isoelectrónicos entre sí en cuanto a su valencia. Se diferencian por el calcógeno específico presente en una posición determinada de la cadena lateral.

CH₃ COCH₃ (acetona) yCH₃ N₂ CH_{Los compuestos 3} (azometano) no son isoelectrónicos. Tienen el mismo número de electrones, pero no la misma estructura.

• principio isobal