主な違い – 同位体 vs 同位体

化学元素は、いくつかの異なる形態で自然に存在することがあります。

他の元素と組み合わさって見つかることもあれば、金 (Au) のように元素の形のまま見つかることもあります。

しかし、自然界には、異なる形態で存在するが、同じ物理状態にある元素もあります。

このような元素を同素体と呼びます。

また、原子構造の形が異なる元素もあります。

これを同位体と呼びます。

同位体と同位体の大きな違いは、同位体が分子レベルで定義されるのに対し、同位体は原子レベルで定義されることです。

アロートロープとは

同素体とは、同じ化学元素の異なる形態で、同じ物理状態で安定しているものを指します。

同素体では、同じ元素の原子が異なる様式で互いに結合している。

 つまり、原子の空間的な配置が同素体ごとに異なっている。

同素体は、同じ元素の原子だけで構成されている。

異なる元素の原子の組み合わせは存在しない。

同じ化学元素の同素体の物理的な状態は同じです。

しかし、同素体の分子式は互いに等しいことも、異なることもあります。

従って、同素体の化学的・物理的性質は互いに異なることがあります。

同素体とは、特定の化学元素について、同素体があるかないかを表す言葉です。

すべての化学元素に同素体があるわけではありません。

一部の元素だけが同素性を示す。

以下に一般的な例を挙げる。

炭素 (C)

炭素は、同素体を示す主要な化学元素です。

炭素の同素体としては、グラファイトとダイヤモンドが代表的です。

黒鉛もダイヤモンドも炭素原子のみから構成されている。

しかし、その分子構造、炭素原子の混成度、その他の物理的性質は互いに異なっている。

図01: ダイヤモンドとグラファイトの化学構造と外見

酸素

酸素の同素体として、ダイオキシン（O2）とオゾン（O3）があります。

どちらも自然界では気体であり、分子構造、化学的・物理的性質が異なる。

イオウ

自然界に存在する硫黄は、S8ユニットとして見出される。

このユニットは8個の硫黄原子で構成されている。

このとき、1つの硫黄原子が他の2つの硫黄原子に結合して環状構造を形成している。

これらの環状構造は、ひし形構造、針状構造（単斜晶）、斜方晶のいずれかになります。

S8の一般的な構造はクラウン構造です。

図02：S8のクラウン構造

同位体は、物理的な状態にある分子に対して定義される。

したがって、液体の水や氷は、水分子（H2O）だけから構成されていても、同素体ではありません。

同位体とは

同位体とは、同じ化学元素の異なる原子構造のことです。

一般に、原子は原子核とそれを取り巻く電子雲から構成されています。

原子核は陽子と中性子から構成され、電子雲は電子のみから構成されています。

元素は固有の数の陽子で構成されています。

元素の原子番号は陽子の数です。

したがって、各元素は固有の原子番号を持っています。

元素の周期表は、元素の原子番号に基づいて作られている。

ここでは、原子番号の昇順に化学元素が並んでいる。

しかし、原子核に存在する中性子の数は、元素に固有の値ではありません。

同じ元素の原子でも、原子核に含まれる中性子の数が異なる場合があります。

これらの原子は同位体と呼ばれます。

特定の元素の同位体には、安定なものと不安定なものがあります。

不安定な同位体は放射性崩壊を起こし、安定な同位体になることがあります。

最も一般的な同位体のいくつかを以下に示します。

水素 (H)

水素の原子番号は1なので、1個の陽子から構成されています。

水素には3つの同位体があります。

プロチウム、重水素、トリチウムです。

プロチウムは中性子を持たず、重水素は1個、トリチウムは2個の中性子を原子核に持ちます。

ヘリウム

ヘリウムは2個の陽子で構成されている。

天然に存在するヘリウムの同位体は、1個の中性子または2個の中性子を持っています。

カーボン

炭素原子は同位体でも存在する。

最も一般的な炭素の同位体は、6個の中性子で構成されている。

炭素の同位体には、7個または8個の中性子を持つものもあります。

同位体と同位体の違い

定義

同素体。

同位体は、同じ化学元素の異なる形態であり、同じ物理的状態で安定している。

同位体。

同位体は、同じ化学元素の異なる原子構造の形態です。

自然

アロートロープ。

同位体は分子構造を表す。

同位体。

同位体は原子構造を表す。

質量

同素体。

同位体のモル質量は互いに等しいことも、異なることもあります。

同位体。

同位体の原子番号は同じであるが、原子質量は互いに異なる。

豊かさ

同素体。

同位体はすべての化学元素に存在するわけではありません。

同位体。

同位体はほとんど全ての元素に存在する。

化学的性質

同素体。

同位体の化学的性質は互いに異なる。

同位体。

同位体の化学的性質は、電子の数が同じであるため、似ている。

安定性

アロートロープ。

同位体は自然界に存在する安定した分子です。

同位体。

ある同位体は安定であるが、他の同位体は不安定です。

結論

同位体も同位元素も、ある特定の化学元素の異なる形態を指す。

同位体は、分子構造の違いを説明する。

同位体は、原子構造の違いを説明する。

これが同位体と同位体の大きな違いです。

同位体には、その性質にごくわずかな違いがあるものと、大きな違いがあるものとがあります。

しかし、ほとんどの同位体は、他の性質よりもむしろ安定性によって互いに異なっているのです。

同位体の化学的性質は、電子の数が同じなので、同じになります。

ほとんどの化学的性質は、電子の数と配置に依存している。