Ce este alotropia? Alotropia de carbon, chimie

Motivele pentru diversitatea compușilor organici sunt abilitatea atomilor de carbon de a forma diferite lanțuri și cicluri care se conectează unul cu celălalt. Adică fenomenul izomerismului. Și care este motivul pentru varietatea de simplu substanțe anorganice?

Ce este alotropia?

Puteți răspunde la această întrebare în acest fel. Acest fenomen este existența aceluiași element chimic sub forma mai multor substanțe simple. Adică, dacă celulele din tabelul periodic 118, atunci aceasta nu înseamnă că există atâți atomi în natura atomilor, de asemenea. Fiecare dintre elementele (aproape toate) au una sau mai multe varietăți sau modificări alotropice.

Care este diferența dintre astfel de substanțe? Motivele acestui fenomen sunt cele două principale:

• număr diferit de atomi din moleculă (alotropia compoziției);
• structura inegală a rețelei cristaline (forma de alotropie).

Adesea acest concept este asociat cu termenul polimorfism. Cu toate acestea, există o diferență între ele. Ce este alotropia? Aceasta este o modificare a elementului chimic în diferite substanțe simple, indiferent de starea agregată a acestuia. În timp ce polimorfismul este un concept aplicabil doar solidului substanțe cristaline.

diferit modificări alotropice conexiunile sunt de obicei marcate cu litere latine înainte de numele lor. Alfa este întotdeauna plasat înainte de formularul care are punctul de topire minim, punctul de fierbere. Mai departe, în ordine alfabetică și creșterea indicatorilor în consecință.

În ciuda faptului că elementul chimic în baza substanțelor simple este același, proprietățile modificărilor diferă semnificativ unul față de celălalt, fizic și chimic. Cele mai ușor formate forme alotropice:

• nemetale (cu excepția halogentelor și a gazelor inerte);
• semimetale.

Alotropia metalelor a fost cel puțin studiată, deoarece acestea fac modificări nedorite și nu toate. În total, mai mult de 400 de forme diferite de substanțe simple sunt cunoscute până în prezent. Cu cât sunt mai multe grade de oxidare caracteristice unui element, cu atât este mai mare numărul de modificări alotropice cunoscute.

Modificări ale carbonului

Alotropia carbonică este exemplul cel mai comun și mai viu care ilustrează fenomenul în cauză. La urma urmelor, acest element este capabil să formeze mai multe tipuri de compuși, care diferă în structura grâului de cristal. Substanțele simple rezultate sunt atât de polar în proprietățile lor încât rămâne să fie surprins de soluțiile naturii.

Astfel, alotropia de carbon include următoarele modificări.

1. Care este alotropia carbonului poate fi urmărită în forma următoare, care este radical diferită de cea anterioară. Acesta este grafitul. Substanță foarte moale, care se poate îndepărta cu ușurință și poate lăsa urme pe hârtie. Prin urmare, este utilizat pentru fabricarea de alunecări de creioane simple. Structura acestei forme este stratificată hexagonal. Legăturile dintre straturile intermediare sunt slabe, ușor rupte, densitatea materiei este scăzută. Grafit utilizat pentru fabricarea diamantelor sintetice, ca lubrifiant solid, pentru fabricarea de electrozi, ca umplutură din materiale plastice, precum și în reactoarele nucleare.
2. Fullerenes reprezintă încă o dovadă că există alotropie. Chimia acestor compuși este similară cu cea a hidrocarburilor aromatice. La urma urmei, structura lor este reprezentată de asemănarea convexă cu închidere de tip polyhedra minge de fotbal. Fullerenele sunt utilizate în inginerie ca un semiconductor, pentru producerea de compuși supraconductori, cum ar fi fotorezist și așa mai departe.
3. Lonsdaleite și ceraffite sunt două modificări alotrope cristaline ale carbonului. Au fost descoperite relativ recent. Prin proprietăți sunt foarte asemănătoare cu diamantul, în absența impurităților poate fi chiar de câteva ori mai greu.
4. Cărbunele și funinginea sunt substanțe alotrope amorfe. Folosit ca combustibil, lubrifianți, în filtre și așa mai departe. Prin conținutul în natură, cele mai frecvente dintre toate modificările de carbon.

diamant

Cel mai greu dintre toate substanțele cunoscute pentru astăzi, estimate la 10 puncte pentru scara lui Mohs. Forma cristalină a cărbunelui, a cărei structură are forma formațiunilor tetraedice conectate corespunzător unul cu celălalt.

Diamond este capabil să disperseze lumina foarte bine, ceea ce permite utilizarea ca bijuterii (diamante). Datorită durității extreme, se folosește pentru tăiere și sudare, găurire, lustruire și măcinare. Pentru astăzi fabricarea este ajustată diamante artificiale, utilizate în industrie.

Alte soiuri

Există și câteva varietăți ale acestui element:

• nanotuburi;
• nanofoam;
• Astrolite;
• nanofibre;
• carbon sticlos;
• grafit;
• carabina;
• nanobuds.

Forme neconfirmate, dar presupuse de existență a compușilor simple de carbon: chaot, carbon de metal și dioxid de carbon.

Alotropia de oxigen

Acest non-metal formează două substanțe simple:

• oxigen de gaz (în condiții normale), a cărui formulă este O₂;
• gazul ozon, reflexia empirică a cărei compoziție O₃.

Este evident că aici principala cauză a existenței modificărilor este compoziția moleculei. Oxigenul obișnuit este baza vieții tuturor ființelor vii (cu excepția bacteriilor anaerobe). Este un participant activ la schimbul de gaz, o sursă de energie pentru toate procesele de viață. Din punct de vedere chimic, este un oxidant, prin care se efectuează multe reacții.

Ozonul este format în natură sau în instalații speciale de laborator de ozonizatori din oxigenul aerului sub influența unei descărcări puternice de energie electrică. În condiții naturale, acesta este un fulger. În concentrații scăzute dispersate are un miros plăcut de prospețime (după o furtună se simte întotdeauna în aer). Este un oxidant foarte puternic, înălbitor, activ din punct de vedere chimic.

Modificări ale fosforului

Alotropia de oxigen este similară cu cea a fosforului. De asemenea, are aproximativ 11 modificări diferite, care diferă în numărul de atomi din moleculă și, prin urmare, legătura chimică și proprietățile. Există trei forme stabile, iar restul, în natură, practic nu se întâmplă și se descompune.

1. Fosfor alb. Formula lui P₄. O substanță care seamănă cu o parafină moale de culoare albă sau ușor gălbuie. Se topește ușor, trecând într-un gaz otrăvitor.
2. Fosforul roșu este o masă asemănătoare unei paste cu miros neplăcut. Formula - P_n. Aceasta este o structură polimerică.
3. Fosforul negru este o masă grasă la atingere, care este negru și complet insolubilă în apă.

Modificări ale metalelor

Care este alotropia metalelor, puteți învăța din exemplul fierului. Există în forma:

• alfa;
• beta;
• gamma;
• Forma sigma.

Fiecare diferă de structura anterioară a rețelei de cristal și, în consecință, de proprietăți. De exemplu, forma alfa este feromagnetică, iar beta-paramagnetul.

În general, din toate metalele cunoscute, modificările alotropice formează doar 27 de elemente chimice.

Allotrope de staniu

Este interesant faptul că forma alfa este o pulbere cenușie care există doar la temperaturi scăzute. Forma beta, dimpotrivă, este metalică, alb-argintiu, moale și plastică. Există la temperaturi ridicate - până la 161 ^despreC. Un formular trece cu ușurință în celălalt în condiții naturale, dacă există o diferență de gradient.