Allotropes contre isomères

Les allotropes sont différentes modifications structurelles d'un élément, tandis que les isomères sont des composés chimiques qui partagent la même formule moléculaire mais ont des formules structurelles différentes.

Certains éléments peuvent exister sous deux formes différentes ou plus. Ces formes sont appelées allotropes dans lesquelles les atomes de l'élément sont liés ensemble de manière différente. Par exemple, le dioxygène (O 2 ), l'ozone (O 3 ), le tétraoxygène (O 4 ) et l'octaoxygène (O 8 ) sont des allotropes d'oxygène. Un autre exemple est le carbone dont les allotropes comprennent le graphite et le diamant. En bref, les allotropes contiennent le même élément (les mêmes atomes) qui se lient ensemble de différentes manières pour produire différentes structures moléculaires.

En revanche, les isomères sont des composés ( voir Éléments vs Composés ) qui partagent la même formule moléculaire mais ont des formules structurelles différentes. Les isomères ne partagent leurs propriétés chimiques que s'ils appartiennent au même groupe fonctionnel. Par exemple, le propanol a la formule C 3 H 8 O (ou C 3 H 7 OH) et se présente sous la forme de deux isomères: propan-1-ol (alcool n-propylique; I ) et propan-2-ol (alcool isopropylique; II ). La différence entre les deux isomères réside dans la position de l'atome d'oxygène: il est attaché à un carbone terminal dans le propan-1-ol, et au carbone central dans le propan-2-ol. Il existe un troisième isomère de C 3 H 8 O dont les propriétés sont si différentes que ce n'est pas un alcool (comme le propanol) mais un éther. Appelé méthoxyéthane (méthyl-éthyl-éther; III ), cet isomère a un oxygène relié à deux carbones plutôt qu'à un carbone et un hydrogène.

Tableau de comparaison

Tableau comparatif Allotropes versus Isomères
Allotropes Isomères
DéfinitionLes allotropes sont différentes modifications structurelles d'un élément. Par exemple O et O2Les isomères sont des composés chimiques qui partagent la même formule moléculaire mais ont des formules structurelles différentes.
ExemplesDiamant, graphite etc.2-méthylpropan-1-ol et 2-méthylpropan-2-ol.

Histoire des allotropes et des isomères

L'allotropie et l'isomérie sont des concepts proposés par le scientifique suédois Jöns Jakob Berzelius. Il proposa le concept d' allotropie en 1841. Après l'acceptation de l'hypothèse d'Avogadro en 1860, il fut entendu que les éléments pouvaient exister sous forme de molécules polyatomiques, et les deux allotropes d'oxygène furent reconnues comme O 2 et O 3 . Au début du XXe siècle, il a été reconnu que d'autres cas tels que le carbone étaient dus à des différences de structure cristalline.

L'isomérie a été remarquée pour la première fois en 1827, lorsque Friedrich Woehler a préparé de l'acide cyanique et a noté que bien que sa composition élémentaire soit identique à l'acide fulminique (préparé par Justus von Liebig l'année précédente), ses propriétés étaient assez différentes. Cette découverte remettait en question la compréhension chimique dominante de l'époque, selon laquelle les composés chimiques ne pouvaient être différents que lorsqu'ils avaient des compositions élémentaires différentes. Après que d'autres découvertes du même genre aient été faites, comme la découverte de Woehler en 1828 selon laquelle l'urée avait la même composition atomique que le cyanate d'ammonium chimiquement distinct, Jöns Jakob Berzelius a introduit le terme isomérisme pour décrire le phénomène.

Types d'isomères

Différentes classes d'isomères comprennent les stéréoisomères, les énantiomères et les isomères géométriques.

Types d'isomères
  • Isomères structuraux - Dans les isomères structuraux, les atomes et les groupes fonctionnels sont réunis de différentes manières. Les types d'isomères structuraux comprennent:
    • isomérie des chaînes - les chaînes d'hydrocarbures ont des ramifications variables
    • isomérie de position - traite de la position d'un groupe fonctionnel sur une chaîne
    • isomérie des groupes fonctionnels - un groupe fonctionnel est divisé en différents groupes.
    • isomères squelettiques - la chaîne principale de carbone est différente entre les deux isomères.
    • Tautomères - isomères structuraux de la même substance chimique qui s'interconvertissent spontanément les uns avec les autres.
  • Stéréoisomères - Dans les stéréoisomères, la structure des liaisons est la même, mais le positionnement géométrique des atomes et des groupes fonctionnels dans l'espace est différent. Les types de stéréoisomères comprennent:
    • énantiomères - différents isomères sont des images miroir non superposables les uns des autres
    • diastéréomères - les isomères ne sont pas des images miroirs les uns des autres

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