Isosterismo

Definì isostere quelle molecole che contengono lo stesso numero di atomi, lo stesso numero e la stessa disposizione di elettroni. La differenza essenziale tra gli isosteri è relativa alle cariche dei nuclei degli atomi che costituiscono la molecola. Nell’ossido di diazoto vi sono (7 ·2) + 8 = 22 elettroni e nel biossido di carbonio vi sono 6 + (8·2) = 22 elettroni. La somiglianza delle proprietà fisiche tra i due composti è quindi una prova che i loro elettroni sono disposti nello stesso modo.

Langmuir elencò gli isosteri nella seguente lista:

Isosteri
H, He, Li+
O2-, F, Ne, Na+, Mg2+, Al3+
S2-, Cl, Ar, K+, Ca2+
Cu+, Zn2+
Br, Kr, Rb+, Sr2+
Ag+, Cd2+
I, Xe, Cs+, Ba2+
N2, CO, CN
CH4, NH4+
CO2, N2O, N3, CNO
NO3, CO32-
NO2, O3
HF, OH
ClO4, SO42-, PO43-
SO3, PO3
S2O62-, P2O64-
S2O72-, P2O72-
SiH4, PH4+
MnO4, CrO42-
SeO42-, AsO43-

 

Langmuir estese il concetto di isosterismo per prevedere la struttura cristallina del fluoruro di sodio. Poiché lo ione magnesio è isosterico con lo ione sodio e lo ione ossigeno è isosterico con lo ione fluoruro dedusse che l’ossido di magnesio avesse la stessa struttura cristallina di NaF.

Estensione della teoria

tavola periodica

Nel 1925 H.G. Grimm estese il concetto di isosterismo enunciando la legge dello spostamento dell’idruro secondo cui l’unione di un atomo ad un atomo di idrogeno origina un aggregato detto pseudoatomo o idruro che ha proprietà analoghe all’atomo di una colonna più a destra nella tavola periodica

C N O F Ne Na+
  CH NH OH2 FH
    CH2 NH2 OH2 FH2+
      CH3 NH3 OH3+
        CH4 NH3+

 

Nel 1932 il chimico tedesco Hans Erlenmeyer elaborò la teoria degli isosteri secondo la quale è importante ai fini dell’isosteria non il numero totale di elettroni ma solo di quelli negli strati periferici. Definì isosteri atomi, ioni o molecole con lo stesso numero di elettroni esterni quindi con la stessa valenza

N. di elettroni 4 5 6 7
  C N O F
  Si P S Cl
  Ge As SiH2 Br
    Sb PH I
        SiH3
        SH
        PH2
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Author: Chimicamo

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