От нашата статия ще научите какво е алотропия. Тази концепция е широко разпространена в природата. Например кислородът и озонът са вещества, които се състоят само от химичния елемент кислород. Как е възможно? Нека го разберем заедно.
Определение на понятието
Алотропията е феноменът на съществуването на един химичен елемент под формата на две или повече прости вещества. За негов откривател се смята Йенс Берцелиус, химик и минералог от Швеция. Алотропията е явление, което има много общо с кристалния полиморфизъм. Това предизвика дълъг дебат сред учените. В момента те са стигнали до извода, че полиморфизмът е характерен само за твърдите прости вещества.
Причини за алотропия
Не всички химични елементи могат да образуват няколко прости вещества. Способността за алотропия се дължи на структурата на атома. Най-често се среща в елементи, които имат променлива стойност на степента на окисление. Те включват полу- и неметали, инертни газове и халогени.
Алотропията може да се дължи на няколко причини. Те включват различен брой атоми, реда на тяхното свързване в молекула, паралелизма на завъртанията на електроните, видакристална решетка. Нека разгледаме тези видове алотропия, използвайки конкретни примери.
Кислород и озон
Този тип алотропия е пример за това как различен брой атоми на един химичен елемент определя физичните и химичните свойства на веществото. Това се отнася и за физиологичното въздействие върху живите организми. И така, кислородът се състои от два кислородни атома, озонът - от три.
Каква е разликата между тези вещества? И двете са газообразни. Кислородът няма цвят, вкус или мирис, той е един и половина пъти по-лек от озона. Това вещество е силно разтворимо във вода и с понижаване на температурата скоростта на този процес само се увеличава. Кислородът е необходим на всички организми за дишане. Следователно това вещество е жизненоважно.
Озонът е син. Всеки от нас усети характерната му миризма след дъжда. Това е грубо, но доста приятно. В сравнение с кислорода, озонът е по-реактивен. Каква е причината? Когато озонът се разлага, се образуват кислородна молекула и свободен кислороден атом. Той незабавно влиза в сложни реакции, образувайки нови вещества.
Удивителните свойства на въглерода
Но броят на атомите във въглеродната молекула винаги остава същият. В същото време той образува напълно различни вещества. Най-често срещаните модификации на въглерода са диамант и графит. Първото вещество се счита за най-твърдото на планетата. Това свойство се дължи на факта, че атомите в диаманта са свързани със силни ковалентни връзки във всички посоки. Заедно те образуват триизмерна мрежа от тетраедри.
В графита силните връзки се образуват само между атомите, разположени в хоризонтална равнина. Поради тази причина е почти невъзможно да се счупи графитен прът по дължина. Но връзките, които свързват хоризонталните слоеве въглерод един с друг, са много слаби. Следователно, всеки път, когато рисуваме обикновен молив върху хартия, върху него остава сив знак. Това е слоят въглерод.
Алотропия на сярата
Причината за модификацията на сярата се крие и в особеностите на вътрешната структура на молекулите. Най-стабилната форма е ромбична. Кристалите от този тип алотропия на сяра се наричат ромбоидни. Всяка от тях е образувана от молекули с форма на корона, всяка от които включва 8 атома. Според физическите си свойства ромбичната сяра е жълто твърдо вещество. Той не само не се разтваря във вода, но дори не се намокря от нея. Топлинната и електрическата проводимост са много ниски.
Структурата на моноклинната сяра е представена от паралелепипед с наклонени ъгли. Визуално това вещество прилича на тъмно жълти игли. Ако сярата се разтопи и след това се постави в студена вода, се образува нейната нова модификация. Оригиналната му структура ще се разпадне до полимерни вериги с различна дължина. Така се получава пластмасова сяра - кафява каучукова маса.
Фосфорни модификации
Учените имат 11 вида фосфор. Неговата алотропия е открита почти случайно, подобно на самото вещество. В търсене на философския камък алхимикът Бранд получи светещсухо вещество, получено от изпаряването на урината. Беше бял фосфор. Това вещество се характеризира с висока химическа активност. Достатъчно е температурата да се повиши до 40 градуса, за да може белият фосфор да реагира с кислород и да се възпламени.
За фосфора причината за алотропията е промяна в структурата на кристалната решетка. Може да се промени само при определени условия. И така, чрез повишаване на налягането и температурата в атмосфера на въглероден диоксид се получава червен фосфор. Химически той е по-малко активен, така че не се характеризира с луминесценция. При нагряване се превръща в пара. Виждаме това всеки път, когато запалим редовни мачове. Повърхността на решетката съдържа само червен фосфор.
И така, алотропията е съществуването на един химичен елемент под формата на няколко прости вещества. Най-често се среща сред неметали. Основните причини за това явление се считат за различен брой атоми, които образуват молекула на веществото, както и промяна в конфигурацията на кристалната решетка.
