L’importanza dell’isosterismo in chimica: scoperta e definizione
Nel 1909, il chimico scozzese James Moir iniziò lo studio dell’isosterismo, con un’importante contributo nel 1919 da parte del fisico e chimico statunitense Irvin Langmuir che coniò il termine isosterimo in base alla configurazione elettronica degli atomi.
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Langmuir esaminò gli elettroni di legame di ciascun atomo, confrontando le proprietà fisiche di molecole come il N2O e il monossido di carbonio CO, evidenziando somiglianze notevoli tra di esse.
Proprietà fisiche degli isosteri
Analogie furono individuate tra N2O e CO2 riguardo alla pressione critica, temperatura critica, viscosità, densità, indice di rifrazione, costante dielettrica, suscettività magnetica e solubilità.
Le uniche differenze emerse riguardano la temperatura di congelamento, con -102°C per N2O e -56°C per CO2, evidenziando una sensibilità di tale proprietà alla diversa struttura molecolare.
Basandosi sulle osservazioni sperimentali della correlazione tra struttura molecolare e proprietà fisiche, Langmuir introdusse il concetto di isosterismo.
Definizione di isostere
L’isostere indica molecole con lo stesso numero di atomi, la stessa disposizione e lo stesso numero di elettroni, con la differenza principale relativa alle cariche dei nuclei atomici. La somiglianza delle proprietà fisiche tra gli isosteri dimostra la corrispondenza nella disposizione degli elettroni.
Langmuir compilò una lista di isosteri, evidenziando le similitudini nella configurazione elettronica di diversi elementi.
Quindi, l’isosterismo è un concetto significativo in chimica che evidenzia come la disposizione degli elettroni in una molecola influenzi significativamente le sue proprietà fisiche.
Isosterismo in Chimica: Concetto e Applicazioni
Il concetto di isosterismo in chimica è stato introdotto da Langmuir, il quale estese questo principio per prevedere la struttura cristallina di composti come il fluoruro di sodio. La teoria si basa sull’idea che atomi, ioni o molecole con lo stesso numero di elettroni esterni possono avere proprietà simili. Ad esempio, Langmuir ipotizzò che l’ossido di magnesio avesse una struttura cristallina simile a quella del NaF, poiché lo ione magnesio è isosterico con lo ione sodio e l’ossigeno è isosterico con il fluoruro.
Estensione della Teoria degli Isosteri
H.G. Grimm nel 1925 ha approfondito il concetto di isosterismo con la “legge dello spostamento dell’idruro”. Questa legge afferma che un atomo che si unisce a un atomo di idrogeno forma un’idruro con proprietà simili a quelle di un atomo di una colonna più a destra nella tavola periodica. Questo concetto è stato supportato da una serie di esempi pratici, come la formazione di composti come CH, NH, o FH2+.
Teoria degli Isosteri di Erlenmeyer
Nel 1932, il chimico Hans Erlenmeyer propose la “teoria degli isosteri”, secondo la quale l’importanza dell’isosteria non è nel numero totale di elettroni di un composto, ma nel numero di elettroni negli strati esterni. Gli isosteri sono definiti come atomi, ioni o molecole con lo stesso numero di elettroni esterni e quindi con la stessa valenza. Questo concetto ha portato a una migliore comprensione della relazione tra la struttura e le proprietà dei composti chimici.
Attraverso l’analisi degli esempi forniti, possiamo apprezzare come il concetto di isosterismo abbia contribuito significativamente alla nostra comprensione della chimica e alla predizione delle proprietà dei composti. La sua formulazione ha permesso di stabilire correlazioni tra diverse specie chimiche e di prevedere il comportamento di nuovi composti con basi scientifiche solide.
