Kas ir allotropija? Oglekļa alotropija, ķīmija

Dažādu organisko savienojumu cēloņi -oglekļa atomu spēja veidot dažādas ķēdes un ciklus, savienojot viena ar otru. Tas ir izomerizācijas fenomens. Un kāds ir vienkāršo neorganisko vielu daudzveidības iemesls? Izrādās, ka uz šo jautājumu var atbildēt, apsverot to, kas ir allotropija. Ar šo dabas parādību ķīmisko elementu pasaulē ir saistīta dažādu vienkāršu savienojumu formu esamība.

Kas ir allotropija?

Jūs varat atbildēt uz šo jautājumu šādā veidā. Šī parādība ir tāds pats ķīmiskais elements kā vairākas vienkāršas vielas. Tas ir, ja periodiskajā tabulā 118 ir šūnas, tad tas nenozīmē, ka atomu raksturs ir tikpat daudz. Katram elementam (gandrīz visiem) ir viena vai vairākas šķirnes vai allotropas modifikācijas.

Kāda ir atšķirība starp šīm vielām? Šīs parādības iemesli ir divi galvenie:

• dažāds atomu skaits molekulā (kompozīcijas altotropija);
• nevienmērīga kristāla režģa struktūra (veidot alotropiju).

Bieži vien šis jēdziens ir saistīts ar terminupolimorfisms. Tomēr starp tām pastāv atšķirība. Kas ir allotropija? Tas ir ķīmiskā elementa pārveidošana dažādās vienkāršās vielās, neatkarīgi no tā kopējā stāvokļa. Kaut arī polimorfisms ir jēdziens, kas piemērojams tikai cietām kristāliskām vielām.

Dažādas savienojumu allotropās modifikācijasparasti tiek lietoti latīņu burti pirms viņu vārda. Alfa vienmēr ir novietota pirms formas, kurai ir minimālais kušanas punkts, viršanas temperatūra. Tālāk alfabētiskā secībā un attiecīgi palielināt rādītājus.

Neskatoties uz to, ka ķīmiskais elements pie pamatnesvienkāršas vielas ir vienādas, modifikāciju īpašības ievērojami atšķiras gan fiziski, gan ķīmiski. Visvieglāk veidotās alotropās formas:

• nemetāli (izņemot halogēnus un inertas gāzes);
• pusmetāli.

Metālu alotropija ir vismazāk izpētīta, kopšviņi veic negodīgi, bet ne visas. Kopumā ir zināms vairāk nekā 400 dažādu vienkāršu vielu formu. Jo vairāk oksidācijas pakāpju raksturīga elementam, jo ​​lielāks ir zināms allotropo modifikāciju skaits.

Oglekļa modifikācijas

Oglekļa alotropija ir visizplatītākāun spilgts piemērs, kas ilustrē attiecīgo parādību. Galu galā šis elements spēj veidot vairākus savienojumu veidus, kas atšķiras kristāla režģa struktūrā. Iegūtās vienkāršās vielas savās īpašībās ir tik pārotas, ka tas joprojām ir pārsteigts par dabas šķīdumiem.

Tātad oglekļa alotropija ietver šādas modifikācijas.

1. Kāda ir oglekļa alotropija var izsekot unnākamajā formā, kas ir radikāli atšķirīga no iepriekšējās. Tas ir grafīts. Ļoti mīksta viela, kas var viegli nožūt un atstāt raksturīgu pēdas uz papīra. Tāpēc to izmanto, lai izgatavotu vienkāršus zīmuļus. Šīs formas struktūra ir sešstūraina. Saites starp starpslāniem ir vājas, viegli saplīstas, materiāla blīvums ir zems. Izmantotais grafīts sintētisko dimantu ražošanai kā cietvielu smērviela, lai ražotu elektrodus kā plastmasas pildvielu, kā arī kodolreaktoros.
2. Fullerenes ir vēl viens pierādījums, kair allotropija. Šo savienojumu ķīmija ir līdzīga aromātisko ogļūdeņražu ķīmijai. Galu galā to struktūru raksturo izliekta slēgta multihedra, kas atgādina futbola bumbu. Fullerenes tiek izmantoti inženierzinātnēs kā pusvadītāji supravadošo savienojumu ražošanai, piemēram, fotoresistam un tā tālāk.
3. Lonsdaleīts un kerafīts - vēl divi kristāliskialotropās oglekļa modifikācijas. Tie tika atklāti salīdzinoši nesen. Pēc īpašībām ir ļoti līdzīgi dimantu, jo bez piemaisījumiem var būt pat vairākas reizes grūtāk.
4. Ogles un kvēpi ir amorfās alotropās vielas. Izmanto kā degvielu, smērvielas, filtrus utt. Pēc satura pēc būtības visbiežāk sastopamie oglekļa pārveidojumi.

Diamonds

Vissmagākais no visiem šodien pazīstamsvielas, kuras tiek lēstas 10 punktos pēc Mozus skaita. Oglekļa kristāliska forma, kuras struktūra ir pareizi savienota tetraederālas formas viena otrai.

Dimants spēj ļoti labi izkliedēt gaismuļauj to izmantot kā rotaslietas (dimantiem). Pateicoties tā ārkārtējai cietībai, to izmanto griešanai un metināšanai, urbšanai, pulēšanai un slīpēšanai. Līdz šim ir izveidota mākslīgo dimantu ražošana rūpniecībā.

Citas šķirnes

Ir arī vairākas šī elementa šķirnes:

• nanocaurules;
• nanopenija;
• astrologi;
• nanofiber;
• stiklveida ogleklis;
• grafēni;
• karabīns;
• nano-ruļļi.

Neapstiprinātas, bet paredzētās vienkāršo oglekļa savienojumu esamības formas: haoss, metāla ogleklis un oglekļa dioksīds.

Skābekļa alotropija

Šis nemetāls veido divas vienkāršas vielas:

• gāzes skābeklis (normālos apstākļos), kura formula ir O₂;
• gāzveida ozons, kuru empīriskais atspoguļojums, kura sastāvs O₃.

Protams, šeit ir galvenais iemeslsmodifikāciju esamība - molekulas sastāvs. Parasts skābeklis ir visu dzīvo būtņu dzīves pamats (izņemot anaerobās baktērijas). Viņš ir aktīvs gāzes apmaiņas dalībnieks, enerģijas avots visiem dzīves procesiem. Ķīmiski tas ir oksidētājs, caur kuru tiek veiktas daudzas reakcijas.

Ozons veidojas dabā vai īpašā veidāOzonizatoru laboratorijas iekārtas no gaisa skābekļa spēcīgas elektrības izvadīšanas ietekmē. Dabiskajos apstākļos tas ir zibens. Zemas disperģētās koncentrācijās tā ir patīkama svaiguma smarža (pēc pērkona negaisa tā vienmēr ir jūtama gaisā). Tas ir ļoti spēcīgs oksidētājs, balinātājs, ķīmiski aktīvs.

Fosfora modifikācijas

Skābekļa alotropija ir līdzīga fosfora saturam. Tam ir arī apmēram 11 dažādas modifikācijas, kas atšķiras molekulas atomu skaitā un tādējādi arī ķīmiskās saites un īpašības. Pastāv trīs stabilas formas, pārējā - dabā, praktiski nav sastopamas un bojājas.

1. Balts fosfors. Formula tās P₄. Viela, kas atgādina baltu vai gaiši dzeltenīgu krāsu mīkstu parafīnu. Viegli kūst, nonākot indīgajā gāzē.
2. Sarkanais fosfors ir pasta veidā līdzīga masa ar nepatīkamu smaku. Formula - P_n. Šī ir polimēra struktūra.
3. Melns fosfors ir taukainas, pieskāriena masa, kas ir melna un pilnīgi nešķīst ūdenī.

Metālu izmaiņas

Kāda ir metālu alotropija, jūs varat mācīties no dzelzs parauga. Tas ir šādā formā:

• alfa;
• beta;
• gamma;
• sigma-forma.

Katrs no tiem atšķiras no iepriekšējās kristāla režģa struktūras un, attiecīgi, īpašībām. Piemēram, alfabēta forma ir feromagnētiska un beta-paramagnetu.

Kopumā no visiem zināmiem metāliem alotropās modifikācijas veido tikai 27 ķīmiskos elementus.

Alatrops no alvas

Interesanti, ka alfa forma ir pelēkaPulveris, kas pastāv tikai zemā temperatūrā. Beta forma, gluži pretēji, ir metāla, sudrabaini balta, mīksta un plastmasa. Tas pastāv augstā temperatūrā - līdz pat 161 ^oC. Viena forma viegli nokļūst otrajā dabiskos apstākļos, ja ir gradienta atšķirība.