Iz našega članka boste izvedeli, kaj je alotropija. Ta koncept je v naravi zelo razširjen. Na primer, kisik in ozon sta snovi, ki sta sestavljeni samo iz kemičnega elementa kisik. Kako je to mogoče? Ugotovimo skupaj.
Definicija koncepta
Alotropija je pojav obstoja enega kemičnega elementa v obliki dveh ali več preprostih snovi. Za njegovega odkritja velja švedski kemik in mineralog Jens Berzelius. Alotropija je pojav, ki ima veliko skupnega s kristalnim polimorfizmom. To je povzročilo dolgo razpravo med znanstveniki. Trenutno so prišli do zaključka, da je polimorfizem značilen le za trdne enostavne snovi.
Vzroki alotropije
Vsi kemični elementi ne morejo tvoriti več preprostih snovi. Sposobnost alotropije je posledica strukture atoma. Najpogosteje se pojavlja v elementih, ki imajo spremenljivo vrednost oksidacijskega stanja. Sem spadajo pol- in nekovine, inertni plini in halogeni.
Alotropija je lahko posledica več razlogov. Sem spadajo različno število atomov, vrstni red njihove povezave v molekulo, vzporednost vrtenja elektronov, vrstakristalna mreža. Oglejmo si te vrste alotropije na posebnih primerih.
Kisik in ozon
Ta vrsta alotropije je primer, kako različno število atomov enega kemičnega elementa določa fizikalne in kemijske lastnosti snovi. To velja tudi za fiziološki vpliv na žive organizme. Torej je kisik sestavljen iz dveh atomov kisika, ozon pa iz treh.
Kakšna je razlika med temi snovmi? Oba sta plinasta. Kisik nima barve, okusa ali vonja, je poldrugikrat lažji od ozona. Ta snov je zelo topna v vodi in z zniževanjem temperature se hitrost tega procesa le povečuje. Kisik potrebujejo vsi organizmi za dihanje. Zato je ta snov ključnega pomena.
Ozon je moder. Vsak od nas je začutil njegov značilen vonj po dežju. Je ostro, a precej prijetno. V primerjavi s kisikom je ozon bolj reaktiven. Kakšen je razlog? Ko se ozon razgradi, nastane molekula kisika in prosti atom kisika. Takoj vstopi v sestavljene reakcije, ki tvorijo nove snovi.
Neverjetne lastnosti ogljika
Toda število atomov v molekuli ogljika vedno ostane enako. Hkrati tvori popolnoma drugačne snovi. Najpogostejše modifikacije ogljika so diamant in grafit. Prva snov velja za najtežjo na planetu. Ta lastnost je posledica dejstva, da so atomi v diamantu vezani z močnimi kovalentnimi vezmi v vseh smereh. Skupaj tvorita tridimenzionalno mrežo tetraedrov.
V grafitu se močne vezi tvorijo samo med atomi, ki se nahajajo v vodoravni ravnini. Zaradi tega je skoraj nemogoče prelomiti grafitno palico po dolžini. Toda vezi, ki povezujejo vodoravne plasti ogljika med seboj, so zelo šibke. Zato vsakič, ko na papir narišemo preprost svinčnik, na njem ostane siva oznaka. To je plast ogljika.
Alotropija žvepla
Razlog za modifikacijo žvepla je tudi v značilnostih notranje strukture molekul. Najbolj stabilna oblika je rombična. Kristali te vrste alotropije žvepla se imenujejo romboidni. Vsako od njih tvorijo molekule v obliki krone, od katerih vsaka vključuje 8 atomov. Po svojih fizikalnih lastnostih je rombično žveplo rumena trdna snov. Ne samo, da se ne raztopi v vodi, ampak se z njo niti ne zmoči. Toplotna in električna prevodnost sta zelo nizki.
Strukturo monokliničnega žvepla predstavlja paralelepiped s poševnimi vogali. Vizualno ta snov spominja na temno rumene iglice. Če se žveplo stopi in nato postavi v hladno vodo, nastane njegova nova modifikacija. Njegova prvotna struktura se bo razgradila na polimerne verige različnih dolžin. Tako dobimo plastično žveplo - rjavo gumijasto maso.
spremembe fosforja
Znanstveniki imajo 11 vrst fosforja. Njegovo alotropijo so odkrili skoraj po naključju, tako kot ta snov sama. V iskanju filozofskega kamna je alkimist Brand prejel svetlečsuha snov, ki nastane zaradi izhlapevanja urina. Bil je beli fosfor. Za to snov je značilna visoka kemična aktivnost. Dovolj je, da dvignete temperaturo na 40 stopinj, da beli fosfor reagira s kisikom in se vžge.
Pri fosforju je vzrok alotropije sprememba strukture kristalne mreže. Spremeniti ga je mogoče le pod določenimi pogoji. Torej, s povečanjem tlaka in temperature v atmosferi ogljikovega dioksida dobimo rdeči fosfor. Kemično je manj aktiven, zato zanj ni značilna luminiscenca. Ko se segreje, se spremeni v paro. To vidimo vsakič, ko prižigamo redne vžigalice. Površina rešetke vsebuje samo rdeči fosfor.
Torej, alotropija je obstoj enega kemičnega elementa v obliki več preprostih snovi. Najpogosteje najdemo med nekovinami. Glavni razlogi za ta pojav veljajo za različno število atomov, ki tvorijo molekulo snovi, pa tudi v spremembo konfiguracije kristalne mreže.
