Från vår artikel kommer du att lära dig vad allotropi är. Detta koncept är utbrett i naturen. Till exempel är syre och ozon ämnen som endast består av det kemiska grundämnet syre. Hur är detta möjligt? Låt oss ta reda på det tillsammans.
Definition av begrepp
Allotropi är fenomenet att det finns ett kemiskt element i form av två eller flera enkla ämnen. Jens Berzelius, kemist och mineralog från Sverige, anses vara dess upptäckare. Allotropi är ett fenomen som har mycket gemensamt med kristallpolymorfism. Detta orsakade en lång debatt bland forskare. För närvarande har de kommit till slutsatsen att polymorfism endast är karakteristisk för fasta enkla ämnen.
Orsaker till allotropi
Alla kemiska grundämnen kan inte bilda flera enkla ämnen. Förmågan till allotropi beror på atomens struktur. Oftast förekommer det i element som har ett variabelt värde på oxidationstillståndet. Dessa inkluderar halv- och icke-metaller, inerta gaser och halogener.
Allotropi kan bero på flera orsaker. Dessa inkluderar ett annat antal atomer, ordningen för deras anslutning till en molekyl, parallelliteten hos elektronspinn, typenkristallgitter. Låt oss överväga dessa typer av allotropi med hjälp av specifika exempel.
Syre och ozon
Denna typ av allotropi är ett exempel på hur ett annat antal atomer i ett kemiskt element bestämmer de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos ett ämne. Detta gäller även den fysiologiska påverkan på levande organismer. Så syre består av två syreatomer, ozon - av tre.
Vad är skillnaden mellan dessa ämnen? Båda är gasformiga. Syre har ingen färg, smak eller lukt, det är en och en halv gång ljusare än ozon. Detta ämne är mycket lösligt i vatten, och med sjunkande temperatur ökar hastigheten för denna process bara. Syre behövs av alla organismer för andning. Därför är detta ämne livsviktigt.
Ozon är blått. Var och en av oss kände sin karaktäristiska lukt efter regnet. Det är hårt, men ganska trevligt. Jämfört med syre är ozon mer reaktivt. Vad är anledningen? När ozon bryts ned bildas en syremolekyl och en fri syreatom. Det går omedelbart in i sammansatta reaktioner och bildar nya ämnen.
Kolets fantastiska egenskaper
Men antalet atomer i en kolmolekyl förblir alltid detsamma. Samtidigt bildar det helt andra ämnen. De vanligaste modifieringarna av kol är diamant och grafit. Det första ämnet anses vara det hårdaste på planeten. Denna egenskap beror på att atomerna i diamant är bundna av starka kovalenta bindningar i alla riktningar. Tillsammans bildar de ett tredimensionellt nätverk av tetraedrar.
I grafit bildas starka bindningar endast mellan atomer i ett horisontellt plan. Av denna anledning är det nästan omöjligt att bryta en grafitstav på längden. Men bindningarna som förbinder de horisontella lagren av kol med varandra är mycket svaga. Därför, varje gång vi ritar en enkel penna på papper, finns ett grått märke kvar på den. Det här är lagret av kol.
Allotropy of sulfur
Anledningen till modifieringen av svavel ligger också i egenskaperna hos molekylernas inre struktur. Den mest stabila formen är rombisk. Kristaller av denna typ av svavelallotropi kallas rhomboidal. Var och en av dem bildas av kronformade molekyler, som var och en innehåller 8 atomer. Enligt dess fysikaliska egenskaper är rombiskt svavel ett gult fast ämne. Det löser sig inte bara i vatten, utan vätas inte ens av det. Värme och elektrisk ledningsförmåga är mycket låg.
Strukturen av monoklint svavel representeras av en parallellepiped med sneda hörn. Visuellt liknar detta ämne mörkgula nålar. Om svavel smälts och sedan placeras i kallt vatten, bildas dess nya modifiering. Dess ursprungliga struktur kommer att bryta ner till polymerkedjor av olika längd. Så här erhålls plastsvavel - en brun gummiliknande massa.
Fosformodifieringar
Forskare har 11 typer av fosfor. Dess allotropi upptäcktes nästan av en slump, som detta ämne själv. På jakt efter de vises sten fick alkemisten Brand en lysandetorr substans som härrör från avdunstning av urin. Det var vit fosfor. Detta ämne kännetecknas av hög kemisk aktivitet. Det räcker med att höja temperaturen till 40 grader för att vit fosfor ska reagera med syre och antändas.
För fosfor är orsaken till allotropi en förändring i strukturen hos kristallgittret. Det kan endast ändras under vissa förutsättningar. Så genom att öka trycket och temperaturen i en atmosfär av koldioxid erhålls röd fosfor. Kemiskt är det mindre aktivt, så det kännetecknas inte av luminescens. När den värms upp förvandlas den till ånga. Det ser vi varje gång vi tänder vanliga matcher. Gallerytan innehåller bara röd fosfor.
Allotropi är alltså förekomsten av ett kemiskt element i form av flera enkla ämnen. Finns oftast bland icke-metaller. De främsta orsakerna till detta fenomen anses vara ett annat antal atomer som bildar en molekyl av ett ämne, samt en förändring i kristallgittrets konfiguration.
