Différence principale - allotropes vs isotopes

Les éléments chimiques peuvent se produire naturellement sous plusieurs formes différentes. Parfois, les éléments se trouvent en combinaison avec d'autres éléments, et parfois, les éléments se trouvent sous leur forme élémentaire telle que l'or (Au). Cependant, certains éléments se présentent naturellement sous des formes différentes mais sont dans le même état physique. De tels éléments sont appelés allotropes. Il existe également des éléments qui ont différentes formes de structures atomiques. Ils sont appelés isotopes. La principale différence entre les allotropes et les isotopes est que les allotropes sont définis à leur niveau moléculaire alors que les isotopes sont définis à leur niveau atomique.

Domaines clés couverts

1. Que sont les allotropes - Définition, propriétés, exemples 2. Que sont les isotopes - Définition, propriétés, exemples 3. Quelle est la différence entre les allotropes et les isotopes – Comparaison des principales différences

Mots-clés: allotropes, allotropie, carbone, or, hydrogène, isotopes, soufre

Que sont les allotropes

Les allotropes sont des formes différentes du même élément chimique qui sont stables dans le même état physique. Dans les allotropes, les atomes d'un même élément sont liés les uns aux autres de différentes manières. En d'autres termes, la disposition spatiale des atomes est différente d'un allotrope à l'autre. Un allotrope est composé uniquement d'atomes d'un même élément. Il n'y a pas de combinaisons d'atomes d'éléments différents.

L'état physique des allotropes d'un même élément chimique est le même. Mais les formules moléculaires des allotropes peuvent être égales ou différentes les unes des autres. Par conséquent, les propriétés chimiques et physiques des allotropes peuvent être différentes les unes des autres.

L'allotropie est le terme utilisé pour décrire la présence ou l'absence d'allotropes pour un élément chimique particulier. Tous les éléments chimiques n'ont pas d'allotropes. Seuls certains éléments présentent une allotropie. Quelques exemples courants sont discutés ci-dessous.

Carbone (C)

Le carbone est un élément chimique majeur qui présente une allotropie. Les allotropes les plus courants du carbone sont le graphite et le diamant. Le graphite et le diamant ne sont composés que d'atomes de carbone. Mais la structure moléculaire, l'hybridation des atomes de carbone et leurs autres propriétés physiques sont différentes les unes des autres.

Figure 01: Structures chimiques et apparences du Diamant et du Graphite

Oxygène

Les allotropes de l'oxygène sont le dioxygène (O₂) et l'ozone (O₃). Les deux sont en phase gazeuse dans la nature et sont différents les uns des autres par la structure moléculaire, les propriétés chimiques et physiques.

Soufre

Le soufre dans la nature se trouve sous forme de S₈ unités. Ces unités sont composées de huit atomes de soufre. Ici, un atome de soufre est lié à deux autres atomes de soufre formant une structure cyclique. Ces structures cycliques peuvent être soit sous forme rhombique, sous forme d'aiguille (monoclinique) ou sous forme orthorhombique. La structure générale de S₈ est la structure de la couronne.

Figure 02: Structure de la couronne de S8

L'allotropie est définie pour les molécules à l'état physique. Par conséquent, l'eau liquide et la glace ne sont pas des allotropes même si les deux sont composés uniquement de molécules d'eau (H₂O).

Que sont les isotopes

Les isotopes sont différentes formes de structures atomiques du même élément chimique. Généralement, un atome est constitué d'un noyau et d'un nuage d'électrons entourant ce noyau. Le noyau est composé de protons et de neutrons alors que le nuage d'électrons n'est composé que d'électrons. Un élément est composé d'un nombre unique de protons. Le numéro atomique d'un élément est le nombre de protons. Par conséquent, chaque élément chimique a un numéro atomique unique. Le tableau périodique des éléments est construit sur la base des numéros atomiques des éléments. Ici, les éléments chimiques sont classés dans l'ordre croissant du numéro atomique. Cependant, le nombre de neutrons présents dans le noyau n'est pas une valeur unique pour les éléments. Les atomes d'un même élément peuvent avoir un nombre différent de neutrons dans leur noyau. Ces atomes sont appelés isotopes.

Les isotopes d'un élément particulier peuvent être stables ou instables. Les isotopes instables peuvent subir une désintégration radioactive pour obtenir une forme stable. Certains des isotopes les plus courants sont indiqués ci-dessous.

Hydrogène (H)

Le numéro atomique de l'hydrogène est 1. Il est donc composé de 1 proton. Il existe 3 isotopes courants de l'hydrogène. Ce sont le Protium, le Deutérium et le Tritium. Le protium n'a pas de neutrons; Le deutérium a un neutron et le tritium a deux neutrons dans leur noyau.

Figure 03: Isotopes de l'hydrogène

Hélium

L'hélium est composé de deux protons. Les isotopes naturels de l'hélium ont 1 neutron ou 2 neutrons.

Figure 04: Isotopes de l'hélium

Carbone

Les atomes de carbone sont également présents sous forme isotopique. L'isotope le plus courant du carbone est composé de 6 neutrons. Certains isotopes du carbone ont 7 ou 8 neutrons.

Différence entre les allotropes et les isotopes

Définition

Allotropes: Les allotropes sont des formes différentes du même élément chimique, qui sont stables dans le même état physique.

Isotopes: Les isotopes sont différentes formes de structures atomiques du même élément chimique.

La nature

Allotropes: Les allotropes décrivent des structures moléculaires.

Isotopes: Les isotopes décrivent les structures atomiques.

Masse

Allotropes: La masse molaire des allotropes peut être égale ou différente les unes des autres.

Isotopes: Le nombre atomique des isotopes est le même, mais les masses atomiques sont différentes les unes des autres.

Abondance

Allotropes: Les allotropes ne se trouvent pas dans tous les éléments chimiques.

Isotopes: Les isotopes sont présents dans presque tous les éléments.

Propriétés chimiques

Allotropes: Les propriétés chimiques des allotropes sont différentes les unes des autres.

Isotopes: Les propriétés chimiques des isotopes sont similaires en raison de la présence d'un nombre égal d'électrons.

Stabilité

Allotropes: Les allotropes sont des molécules stables que l'on trouve naturellement.

Isotopes: Certains isotopes sont stables alors que d'autres sont instables.

Conclusion

Les allotropes et les isotopes font référence à différentes formes d'un élément chimique particulier. Les allotropes expliquent les différences de structures moléculaires. Les isotopes expliquent les différences de structures atomiques. C'est la principale différence entre les allotropes et les isotopes. Les allotropes peuvent avoir soit de très légères différences dans leurs propriétés, soit de grandes différences. Mais la plupart des isotopes sont différents les uns des autres en fonction de leur stabilité plutôt que d'autres propriétés. Les propriétés chimiques des isotopes seraient les mêmes car ils ont le même nombre d'électrons. Presque toutes les propriétés chimiques dépendent du nombre et de la disposition des électrons.

Les références:

1. Helmenstine, Anne Marie. « Qu'est-ce qu'un isotope ? Définition et exemples. Pensée Co. N.p., s.d. La toile. Disponible ici. 20 juillet 2017. 2. "Isotopes et allotropes." GKAujourd'hui. N.p., s.d. La toile. Disponible ici. 20 juillet 2017.

Image de courtoisie:

1. "Diamond et graphite2" Par Diamond_and_graphite.jpg: Utilisateur: Itubderivative work: Materialscientist (discussion) - Diamond_and_graphite.jpgFile:Graphite-tn19a.jpg (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia2. "Cyclooctasulfur-above-3D-balls" (domaine public) via Commons Wikimedia3. "Blausen 0530 HydrogenIsotopes" de BruceBlaus - Travail personnel (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia4. "Hélium-3 et Hélium-4" de Uwe W. - Travail personnel (domaine public) via Commons Wikimedia