Kaj je alotropija? Alotropija ogljika, kemije

Razlogi za raznolikost organskih spojin so sposobnost atomov ogljika, da tvorijo različne verige in cikle, ki se povezujejo med seboj. To je fenomen izomerizma. In kaj je razlog za raznolikost preprostih anorganske snovi?

Kaj je alotropija?

Na to vprašanje lahko odgovorite na ta način. Ta pojav je obstoj istega kemijskega elementa v obliki več preprostih snovi. To pomeni, da če celice v periodični tabeli 118, potem to ne pomeni, da je v naravi tudi atomov toliko atomov. Vsak od elementov (skoraj vsi) ima eno ali več vrst ali alotropne modifikacije.

Kakšna je razlika med takšnimi snovmi? Razlogi za ta pojav so glavni dve:

• različno število atomov v molekuli (alotropija sestave);
• neenakomerna struktura kristalne rešetke (oblika alotropije).

Pogosto je ta koncept povezan z izrazom polimorfizem. Vendar pa obstaja razlika med njimi. Kaj je alotropija? To je sprememba kemijskega elementa v različnih preprostih snoveh, ne glede na stanje agregatnega stanja. Polimorfizem je koncept, ki se uporablja samo za trdne snovi kristalne snovi.

Različno alotropne spremembe povezave so navadno označene z latiničnimi črkami pred njihovim imenom. Alfa je vedno postavljena pred obliko, ki ima minimalno tališče, vrelišče. Nadalje po abecednem vrstnem redu in povečanju kazalnikov.

Kljub dejstvu, da je kemični element na osnovi enostavnih snovi enak, lastnosti modifikacij bistveno razlikujejo drug od drugega, tako fizikalne kot kemične. Najlakše oblikovane alotropne oblike:

• nekovine (razen halogenov in inertnih plinov);
• semimetals.

Alotropija kovin je bila najmanj raziskana, ker takšne modifikacije nevoljno in ne vse. Skupaj je znano več kot 400 različnih oblik preprostih snovi. Več elementov oksidacije je značilno, večje je število znanih alotropnih modifikacij.

Spremembe ogljika

Alotropija ogljika je najpogostejši in živahen primer, ki ponazarja obravnavani pojav. Navsezadnje je ta element sposoben oblikovati več vrst spojin, ki se razlikujejo po strukturi kristalne rešetke. Nastale preproste snovi so tako polarne, da ostanejo presenečeni nad rešitvami narave.

Torej, alotropija ogljika vključuje naslednje modifikacije.

1. Kaj je alotropija ogljika lahko sledimo v svoji naslednji obliki, ki je radikalno drugačna od prejšnje. To je grafit. Zelo mehka snov, ki se zlahka obledi in pusti značilno sled na papirju. Zato se uporablja za izdelavo lističev preprostih svinčnikov. Struktura te oblike je heksagonalna plast. Vezi med vmesnimi sloji so šibke, zlahka raztrgane, gostota snovi je nizka. Uporabljen grafit za proizvodnjo sintetičnih diamantov, kot trdnega maziva, za izdelavo elektrod, kot polnila iz plastike, pa tudi v jedrskih reaktorjih.
2. Fullereni so še en dokaz, da obstaja alotropija. Kemija teh spojin je podobna kot pri aromatskih ogljikovodikih. Navsezadnje je njihova struktura predstavljena s konveksnimi zaprtimi poliedri, ki so podobni nogometna žoga. Fullereni se uporabljajo kot inženirji kot polprevodniki za proizvodnjo superprevodnih spojin, kot so fotorezistorji itd.
3. Lonsdaleit in ceraffit sta še dve kristalni alotropni modifikaciji ogljika. Odkrili so jih v zadnjem času. S svojimi lastnostmi so zelo podobne diamantom, če je brez nečistoč lahko celo nekajkrat težje.
4. Premog in saj so amorfne alotropne snovi. Uporablja se kot gorivo, maziva, v filtrih in tako naprej. Po vsebini v naravi je najpogostejša od vseh sprememb ogljika.

Diamond

Najtežje od vseh znanih snovi za danes, ocenjeno na 10 točk za obseg Mohs. Kristalinična oblika ogljika, katere struktura ima obliko pravilno povezanih tetraedralnih formacij med seboj.

Diamond lahko razprši svetlobo zelo dobro, kar omogoča uporabo kot nakit (diamanti). Zaradi svoje ekstremne trdote se uporablja za rezanje in varjenje, vrtanje, poliranje in brušenje. Za danes je proizvodnja prilagojena umetni diamanti, uporabljajo v industriji.

Druge sorte

Obstaja tudi več vrst tega elementa:

• nanocevke;
• nanopen;
• astrologi;
• nanofiber;
• steklasti ogljik;
• grafene;
• karbina;
• nano-zvitki.

Nepotrjena, toda domnevna oblika obstoja preprostih ogljikovih spojin: kaot, kovinski ogljik in ogljikov dioksid.

Alotropija kisika

Ta nekovina tvori dve preprosti snovi:

• plinskega kisika (pri normalnih pogojih), katerega formula je O₂;
• plinasti ozon, empirični odraz katerega sestave O₃.

Očitno je, da je glavni razlog za obstoj modifikacij sestava molekule. Običajni kisik je osnova življenja vseh živih bitij (z izjemo anaerobnih bakterij). Je dejaven udeleženec v izmenjavi plina, vir energije za vse življenjske procese. Kemično je oksidant, skozi katerega se izvajajo številne reakcije.

Ozon je v naravi ali specialne laboratorijske naprave ozonizatorjev iz kisika zraka pod vplivom močnega odvajanja električne energije. V naravnih razmerah je to strela. V slabo razpršenih koncentracijah ima prijeten vonj svežine (po nevihtah se vedno čuti v zraku). Je zelo močan oksidant, belilec, kemično aktiven.

Spremembe fosforja

Alotropija kisika je podobna kot pri fosforju. Prav tako ima približno 11 različnih modifikacij, ki se razlikujejo po številu atomov v molekuli in s tem kemične vezi in lastnosti. Obstajajo trije stabilne oblike, ostalo pa se v naravi praktično ne pojavljajo in se razpadajo.

1. Beli fosfor. Formula njenega P₄. Snov, ki je podobna mehkomu parafinu bele ali rahlo rumenkaste barve. Preprosto se topi, preide v strupen plin.
2. Rdeči fosfor je pastozna masa z neprijetnim vonjem. Formula - P_n. To je struktura polimera.
3. Črni fosfor je mastna na dotik, ki je črna in popolnoma netopna v vodi.

Spremembe kovin

Kakšna je alotropija kovin, se lahko naučite iz primera železa. Obstaja v obliki:

• alfa;
• beta-;
• gama;
• sigma-oblika.

Vsak se razlikuje od prejšnje strukture kristalne rešetke in s tem lastnosti. Na primer, alfa-oblika je feromagnetna in beta-paramagnet.

Na splošno iz vseh znanih kovin alotropne modifikacije tvorijo le 27 kemičnih elementov.

Allotrope kositra

Zanimivo je, da je alfa-oblika siv prah, ki obstaja le pri nizkih temperaturah. Beta oblika je, nasprotno, kovinska, srebrno bela, mehka in plastična. Obstaja pri visokih temperaturah - do 161 ^oC. Ena oblika zlahka preide v drugo pod naravnimi pogoji, če obstaja razlika v gradientu.