Isoelettronico si riferisce a due atomi, ioni o molecole che hanno la stessa struttura elettronica e lo stesso numero di elettroni di valenza.
Due specie diverse siano esse atomi, ioni o molecole si dicono isoelettroniche quando contengono lo stesso numero di elettroni.
Quindi è isoelettronico un atomo che presenta la stessa configurazione dell’anello elettronico esterno di un’altra specie
Ad esempio lo ione Na+ è isoelettronico con il neon; quest’ultimo ha configurazione elettronica [He]2s2,2p6 mentre il sodio ha configurazione [He]2s2,2p6,3s1.
Quando il sodio diventa uno ione positivo perde l’elettrone presente nell’orbitale 3s assumendo la stessa configurazione del neon.
Considerando il numero di elettroni presenti si possono identificare delle serie isoelettroniche contenenti specie aventi lo stesso numero di elettroni.
Serie isoelettroniche
La serie isoelettronica con il neon è costituita da:
N3-, O2-, F–, Ne, Na+, Mg2+, Al3+
La serie isoelettronica con l’argon avente configurazione elettronica [Ne]3s2,3p6 è costituita da:
P3-, S2-, Cl–, Ar, K+, Ca2+, Sc3+
La dimensione delle specie presenti in una serie isoelettronica è determinata dal numero di protoni.
Ad esempio considerando che l’alluminio che ha 13 protoni, il magnesio ha 12 protoni, il sodio ne ha 11, il neon 10, il fluoro 9, l’ossigeno 8 e l’azoto 7 si ha che l’alluminio ha la massima carica nucleare ed è in grado di avvicinare maggiormente a sé gli elettroni.
Di contro l’azoto che ha il numero più basso di protoni nell’ambito della serie attira meno gli elettroni che lo circondano avendo così la dimensione maggiore.
Per quanto attiene le molecole o gli ioni poliatomici essi sono detti isoelettronici se hanno lo stesso numero di elettroni e la stessa struttura di Lewis.
Ad esempio NO+, N2, CO e CN– sono costituiti tutti da due atomi e dallo stesso numero di elettroni di legame corrispondente a 10.
I due atomi costituenti la molecola o lo ione poliatomico sono tutti legati tramite triplo legame e hanno rispettivamente un doppietto elettronico solitario.
Le specie isoelettroniche, tuttavia, non mostrano le stesse proprietà sia chimiche che fisiche: ad esempio sia lo ione CN– che la molecola CO sono tossici in quanto impediscono, sia pure con meccanismi diversi, il rilascio dell’ossigeno da parte dell’emoglobina del sangue ma hanno, tra l’altro, caratteristiche acido-base diverse.
Lo ione cianuro si lega infatti allo ione H+ per dare HCN mentre la molecola CO non dà luogo ad alcuna protonazione.