isoelektrischer

Isoelektrisch bezeichnet in der Chemie und Physik den Zustand, bei dem zwei oder mehr Spezies die gleiche Anzahl an Elektronen besitzen und damit dieselbe elektronische Struktur im Grundzustand aufweisen. Der Begriff wird verwendet, wenn sich verschiedene Atome, Ionen oder Moleküle elektronisch ähneln, obwohl sie sich in Kernladungszahl oder chemischer Zusammensetzung unterscheiden können.

Typische isoelektronische Gruppen sind Ne-like und He-like Systeme. Ne-like Arten besitzen zehn Elektronen, zum Beispiel Neon (Ne) sowie Ionen wie Na+, F−, O2− und Mg2+. He-like Arten besitzen zwei Elektronen, etwa Helium (He) sowie Li+ und Be2+. Trotz gleicher Elektronenzahl unterscheiden sich diese Arten durch die Kernladung, was zu Unterschieden in Größe, Bindungseigenschaften und Reaktivität führt.

Gleiches Elektronensystem bedeutet oft ähnliche Orbitalenergien und Spektren, wodurch isoelektrische Spezies vergleichbare energetische Merkmale zeigen. Unterschiedliche Kernladungszahlen bewirken jedoch unterschiedliche effektive Kernladungen Z_eff, wodurch Radien, Ionisierungspotenziale und chemische Eigenschaften abweichen. Deshalb gelten isoelektrische Verbindungen als nützliches Werkzeug, um Trends in der Chemie und Physik zu untersuchen.

In der theoretischen Chemie, der Spektroskopie und der Astrophysik dient der Vergleich isoelektrischer Serien dazu, Trends vorherzusagen, Messwerte zu interpretieren und Modelle zu validieren. Die Idee erleichtert das Verständnis von Orbitalenergien und deren Abhängigkeit von der Kernladung, etwa beim Übergang von He-like zu schwereren Ionen.