Co je alotropie? Alotropie uhlíku, chemie

Důvodem rozmanitosti organických sloučenin je schopnost atomů uhlíku tvořit různé řetězce a cykly, které se navzájem propojují. To je fenomén isomerismu. A co je důvod pro různé jednoduché anorganické látky?

Co je alotropie?

Na tuto otázku můžete odpovědět tímto způsobem. Tento jev spočívá v existenci stejného chemického prvku ve formě několika jednoduchých látek. To znamená, že pokud jsou buňky v periodické tabulce 118, pak to neznamená, že existuje také tolik atomů v charakteru atomů. Každý z prvků (téměř všechny) má jeden nebo více odrůd nebo alotropické modifikace.

Jaký je rozdíl mezi těmito látkami? Důvody tohoto jevu jsou hlavní dvě:

• rozdílný počet atomů v molekule (alotropie kompozice);
• nerovná struktura krystalové mřížky (forma alotropie).

Často je tento pojem spojen s pojmem polymorfismus. Existuje však rozdíl mezi nimi. Co je alotropie? Jedná se o modifikaci chemického prvku v různých jednoduchých látkách, bez ohledu na stav agregovaného stavu. Zatímco polymorfismus je pojem platný pouze pro pevné látky krystalických látek.

Různé alotropické modifikace spojení jsou obvykle označena latinskými písmeny před jejich jménem. Alfa je vždy umístěna před formulářem, který má minimální teplotu tání, bod varu. Dále v abecedním pořadí a nárůst ukazatelů.

I přes skutečnost, že chemický prvek v základu jednoduchých látek je stejný, vlastnosti modifikací se navzájem značně liší, fyzikálně i chemicky. Nejsilněji vytvářené alotropické formy:

• nekovy (kromě halogenů a inertních plynů);
• semimetaly.

Alotropie kovů byla nejméně studována, protože tyto modifikace nechtěně a ne všechny. Celkem je známo více než 400 různých forem jednoduchých látek. Čím více oxidačních vlastností je charakteristické pro prvek, tím vyšší je počet alotropních modifikací, které jsou známy.

Modifikace uhlíku

Karbonová alotropie je nejčastějším a živým příkladem, který ilustruje zvažovaný jev. Koneckonců, tento prvek je schopen tvořit několik typů sloučenin, které se liší strukturou krystalové mřížky. Výsledné jednoduché látky jsou ve svých vlastnostech tak polární, že je nadále překvapen řešením přírody.

Alotropie uhlíku zahrnuje následující modifikace.

1. Jaká alotropie uhlíku lze vysledovat ve své další podobě, která je radikálně odlišná od předchozí. To je grafit. Velmi měkká látka, která se může snadno odtrhnout a zanechat na papíře charakteristickou stopu. Proto se používá k výrobě kousek jednoduchých tužek. Struktura této formy je šestiúhelníková vrstva. Vazby mezi mezivrstvy jsou slabé, snadno roztrhané, hustota hmoty je nízká. Použitý grafit pro výrobu syntetických diamantů, jako pevného mazadla, pro výrobu elektrod, jako plniva z plastu, jakož i v jaderných reaktorech.
2. Fullerenes jsou dalším důkazem toho, že existuje alotropie. Chemie těchto sloučenin je podobná chemickým složením aromatických uhlovodíků. Koneckonců, jejich struktura je reprezentována konvexní uzavřenou polyhedrou podobnou fotbalový míč. Fulereny se používají ve strojírenství jako polovodič, pro výrobu supravodivých sloučenin, jako je fotorezist a tak dále.
3. Lonsdaleite a ceraffit jsou dvě další krystalické alotropní modifikace uhlíku. Byly objeveny poměrně nedávno. Vlastnosti jsou velmi podobné diamantu, v nepřítomnosti nečistot může být i několikrát těžší.
4. Uhlí a saze jsou amorfní alotropní látky. Používá se jako palivo, maziva, filtry apod. Podle obsahu v přírodě, nejběžnější ze všech modifikací uhlíku.

Diamond

Nejtěžší ze všech známých látek pro dnešek, odhadované na 10 bodů za rok rozsah Mohs. Krystalická forma uhlíku, jejíž struktura má formu vzájemně propojených čtvercových formací.

Diamant je schopen velmi dobře rozptýlit světlo, což mu umožňuje používat jako šperky (diamanty). Díky své extrémní tvrdosti se používá k řezání a svařování, vrtání, leštění a broušení. Dnes je výroba upravena umělé diamanty, používaných v průmyslu.

Jiné odrůdy

Existuje také několik odrůd tohoto prvku:

• nanotrubice;
• nanopeny;
• astrologové;
• nanovlákna;
• sklovitý uhlík;
• grafenové;
• karbináza;
• nano-role.

Nepotvrzené, ale předpokládané formy existence jednoduchých sloučenin uhlíku: chaotem, kovovým uhlíkem a oxidem uhličitým.

Alotropie kyslíku

Toto nekovové tvoří dvě jednoduché látky:

• plynný kyslík (za normálních podmínek), jehož vzorec je O₂;
• plynný ozon, empirický odraz složení O₃.

Je zřejmé, že zde hlavním důvodem existence modifikací je složení molekuly. Obvyklý kyslík je základem života všech živých bytostí (s výjimkou anaerobních bakterií). Je aktivní účastníkem výměny plynu, zdrojem energie pro všechny životní procesy. Chemicky je to oxidační činidlo, pomocí kterého se provádí mnoho reakcí.

Ozon se vytváří v přírodě nebo ve speciálních laboratorních instalacích ozonizátorů z kyslíku ve vzduchu pod vlivem silného výboje elektřiny. V přírodních podmínkách je to blesk. V nízko rozptýlených koncentracích má příjemnou vůni čerstvosti (po bouřce je vždy cítit ve vzduchu). Je to velmi silný oxidační prostředek, bělící činidlo, chemicky aktivní.

Modifikace fosforu

Alotropie kyslíku je podobná jako fosfor. To také má asi 11 různých modifikací, lišící se v počtu atomů v molekule, a proto, chemické vazby a vlastnosti. Existují tři stabilní formy a zbytek, v přírodě, se prakticky neobjevuje a rozpadá.

1. Bílý fosfor. Vzorec jeho P₄. Látka, která se podobá měkému parafínu bílé nebo slabě nažloutlé barvy. Snadno se roztaví a proniká do jedovatého plynu.
2. Červený fosfor je pastovitá hmota s nepříjemným zápachem. Vzorec - P_n. Jedná se o polymerní strukturu.
3. Černý fosfor je mastný na dotek, který je černý a zcela nerozpustný ve vodě.

Modifikace kovů

Jaká je alotropie kovů, můžete se učit z příkladu železa. Existuje ve formě:

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

Každý se liší od předchozí struktury krystalové mřížky, a tedy i vlastností. Například, alfa-forma je feromagnetická, a beta-paramagnet.

Obecně platí, že ze všech známých kovů mají alotropické modifikace pouze 27 chemických prvků.

Allotrope z cínu

Je zajímavé, že alfa-forma je šedý prášek, který existuje pouze při nízkých teplotách. Beta-forma je naopak kovová, stříbřitě bílá, měkká a plastová. Existuje při vysokých teplotách - až 161 ^oC. Jeden formulář snadno prochází do druhého při přírodních podmínkách, pokud je rozdíl v přechodu.