Isosterisme
L'isosterisme és una propietat d'espècies químiques que presenten propietats físiques i químiques semblants, i per això hom suposa que tenen igualment disposats els electrons més externs. Els grups que presenten isosterisme s'anomenen grups isostèrics[1] o isòsters.[2]
Història
[modifica]El mot «isosterisme» és un mot compost del prefix grec ἰσο– iso–,[3] que significa «igual», del prefix grec στερεο– stereo–,[4] que significa «sòlid», «espacial», i del sufix llatí –ismus, i aquest del grec –ισμός –ismós, emprat per formar substantius que indiquen «actitud», «tendència» o «qualitat».[5]
Temperatura crítica (°C) | –127 | –122 | 35,4 | 31,9 |
Pressió crítica (atm) | 33 | 35 | 75 | 77 |
Densitat del líquid a 10 °C (g/cm³) | 0,796 | 0,793 | 0,856 | 0,858 |
Viscositat (× 106) | 166 | 163 | 148 | 148 |
Índex de refracció a 16 °C (línia D) | 1,193 | 1,190 | ||
Fórmula de l'hidrat | ||||
Entalpia de formació de l'hidrat (cal/mol) | –14,90 | –15,00 |
El terme «isosterisme» fou introduït el 1919 pel químic estatunidenc Irving Langmuir (1881–1957) en referència a espècies químiques que tenen el mateix nombre d'electrons i distribuïts de la mateixa manera. Per exemple les espècies:
- , i són espècies químiques que tenen la mateixa configuració electrònica 1s2;
- i són espècies químiques amb la mateixa geometria tetraèdrica amb quatre enllaços σ (vuit electrons d'enllaç);
- , i totes presenten un enllaç triple entre els seus àtoms;
- i ambdues amb un enllaç σ i un enllaç π;
- i ambdós ions amb un enllaç doble C=O i dos σ N-O;
- , , i presenten dos enllaços dobles.
També observà que quan els isòsters tenen la mateixa càrrega total (isoelèctrics), com ara la parella i o la parella i llavors posseeixen propietats físiques sorprenentment semblants.[6]
Electrons | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
---|---|---|---|---|---|---|
Àtoms | C | N | O | F | Ne | Na |
Pseudoàtoms | CH | NH | OH | FH | — | |
CH₂ | NH₂ | OH₂ | FH₂+ | |||
CH₃ | NH₃ | OH₃+ | ||||
CH4 | NH4+ |
En el seu intent força infructuós d'explicar l'isomorfisme, el químic alemany Hans G. Grimm (1887–1958) el 1925[9] amplià el concepte d'isosterisme per incloure molècules o grups que posseïssin el mateix nombre d'electrons de valència estiguin implicats o no el mateix nombre d'àtoms. Grimm observà que en afegir hidrògens el grup format té propietats semblants a les del següent element dins d'un període de la taula periòdica (llei de desplaçament de Grimm). Segons la definició de Grimm, són grups isostèrics: fluorur, grup hidroxi, grup amino i metil (, , i ).[7]
Poc després de l'aparició del treball de Grimm, el químic alemany-suís Hans Erlenmeyer (1900–1967) començà una àmplia sèrie d'investigacions sobre l'aplicació de la interpretació de Grimm de l'isosterisme a la química orgànica. Observà el fet que el benzè i el tiofè posseeixen propietats físiques molt semblants, com ara el punt d'ebullició, la refracció molecular, el paracor, certes constants cristal·logràfiques, i la mida i la forma de les molècules en estat líquid. Amb el seu grup de recerca trobà que fins i tot que en les reaccions antigen-anticòs molt específiques, certs derivats corresponents del benzè i el tiofè van resultar indistingibles.[7]
Referències
[modifica]- ↑ «Isosterisme». Gran Enciclopèdia Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
- ↑ Treballs de la Societat Catalana de Biologia. Institut d'Estudis Catalans. Secció de Ciències, 29-30, 1963.
- ↑ «iso-». Gran Diccionari de la Llengua Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana. [Consulta: 29 novembre 2022].
- ↑ «estereo-». Gran Diccionari de la Llengua Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana. [Consulta: 29 novembre 2022].
- ↑ «-isme». Gran Diccionari de la Llengua Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana. [Consulta: 29 novembre 2022].
- ↑ 6,0 6,1 Langmuir, Irving «ISOMORPHISM, ISOSTERISM AND COVALENCE.» (en anglès). Journal of the American Chemical Society, 41, 10, 1919-10, pàg. 1543–1559. DOI: 10.1021/ja02231a009. ISSN: 0002-7863.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 Bradlow, H. Leon; Vanderwerf, Calvin A.; Kleinberg, Jacob «The concept of isosterism.». J. Chem. Educ., 24, 9, 01-09-1947, pàg. 433. DOI: 10.1021/ed024p433.
- ↑ Ananda Kumar, T. Durai. Drug design : a conceptual overview, 2022. ISBN 978-1-003-29875-5.
- ↑ Grimm, H.G. «Structure and Size of Non-metallic Hydrides». Z. Elelctrochem., 31, 1925, pàg. 474.