Isoelectronicidad

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 qué elementos específicos se encuentran en ciertas ubicaciones de la estructura. Por ejemplo, CO , NO⁺
, y N
₂son isoelectrónicos, mientras que CH
₃COCHE
₃y CH
₃N = NCH
₃no lo son. ^[1]

Esta definición se denomina a veces isoelectronicidad de valencia . Las definiciones a veces no son tan estrictas y a veces requieren la identidad del recuento total de electrones y, con ello, de toda la configuración electrónica . ^[2] Más habitualmente, las definiciones son más amplias y pueden extenderse hasta permitir diferentes cantidades de átomos en las especies que se comparan. ^[3]

La importancia del concepto radica en la identificación de especies significativamente relacionadas, como pares o series. Se puede esperar que las especies isoelectrónicas muestren una consistencia y predictibilidad útiles en sus propiedades, por lo que identificar un compuesto como isoelectrónico con uno ya caracterizado ofrece pistas sobre posibles propiedades y reacciones. Las diferencias en las 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 litio.²⁺
Estos iones se describirían como isoelectrónicos con el hidrógeno .

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

De manera similar, los cationes K⁺
, California²⁺
, y Sc³⁺
y los aniones Cl⁻
, S²⁻
, y P³⁻
son todos isoelectrónicos con el átomo de Ar .

CO , CN⁻
, norte
₂, y NO⁺
son isoelectrónicos porque cada uno tiene dos átomos triplemente enlazados entre sí, y debido a la carga tienen configuraciones electrónicas análogas ( N⁻
es idéntico en configuración electrónica a O, por lo que CO es idéntico electrónicamente a CN⁻
).

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

Las moléculas más complejas también pueden ser poliatómicas. Por ejemplo, los aminoácidos serina , cisteína y selenocisteína son isoelectrónicos entre sí. Se diferencian por el calcógeno específico presente en una ubicación de la cadena lateral.

es
₃COCHE
₃( acetona ) y CH
₃norte
₂es
₃( azometano ) no son isoelectrónicos. Tienen el mismo número de electrones pero no tienen la misma estructura.

• Principio isolobal