muzruno.com

Какво е алотропия? Алотропия на въглерода, химията

Причините за разнообразието на органичните съединения са способността на въглеродните атоми да образуват различни вериги и цикли, свързващи се един с друг. Това е феноменът на изомеризма. И каква е причината за разнообразието от прости неорганични вещества?

Оказва се, че на този въпрос може да се отговори, като се има предвид какво е алотропията. При този природен феномен в света на химическите елементи е свързано съществуването на различни форми на прости съединения.

какво е алотропия

Какво е алотропия?

Можете да отговорите на този въпрос по този начин. Това явление е наличието на един и същ химически елемент под формата на няколко прости вещества. Тоест, ако клетките в периодичната таблица 118, това не означава, че има и толкова атоми в природата на атомите. Всеки от елементите (почти всички) има един или повече разновидности или алотропни модификации.

Каква е разликата между тези вещества? Причините за това явление са основните две:

  • различен брой атоми в молекулата (алотропия на състава);
  • неравна структура на кристалната решетка (от алотропия).

Често тази концепция е свързана с термина полиморфизъм. Има обаче разлика между тях. Какво е алотропия? Това е модификация на химичния елемент в различни прости вещества, независимо от състоянието на агрегатното му състояние. Докато полиморфизмът е концепция, приложима само за твърди кристални вещества.

различни алотропни модификации връзките обикновено се обозначават с латински букви преди името им. Alpha винаги се поставя пред формата, която има минимална точка на топене, точка на кипене. По-нататък по азбучен ред и съответно нарастване на индикаторите.

Независимо от факта, че химическият елемент в основата на простите вещества е същият, свойствата на модификациите се различават съществено едно от друго, физически и химически. Най-лесно оформени алотропни форми:

  • неметали (с изключение на халогени и инертни газове);
  • полуметали.

Алотропията на металите е била най-малко проучена, тъй като те правят такива модификации нежелателно и не всички. Общо до днес са известни повече от 400 различни форми на прости вещества. Колкото по-голяма степен на окисление е характерна за един елемент, толкова по-голям е броят на алотропните модификации, за които е известно.

кислороден алитроп

Модификации на въглерода

Въглеродната алотропия е най-честият и ярък пример, илюстриращ разглежданото явление. В крайна сметка този елемент е способен да формира няколко типа съединения, които се различават по структурата на кристалната решетка. Получените прости вещества са толкова полярни в своето свойство, че остава да бъде изненадан от решенията на природата.

Следователно, алотропията на въглерода включва следните модификации.

  1. Каква е алотропията на въглерода може да бъде проследена в следващата му форма, която коренно се различава от предишната. Това е графит. Много меко вещество, което лесно може да се отлепи и да остави характерна следа върху хартията. Следователно, той се използва за производството на фишове от прости моливи. Структурата на тази форма е шестоъгълна пластове. Връзките между междинните слоеве са слаби, лесно разкъсани, плътността на материята е ниска. Използван графит за производство на синтетични диаманти, като твърдо смазочно вещество, за производство на електроди, като пълнител от пластмаси, както и в ядрени реактори.
  2. Фуллерени са още едно доказателство, че има алоотропия. Химията на тези съединения е подобна на тази на ароматните въглеводороди. В крайна сметка, тяхната структура е представена от изпъкнала затворена полихедра наподобяваща футболна топка. Фулерените се използват в инженеринга като полупроводник за производството на свръхпроводими съединения, като например фоторезист и т.н.
  3. Lonsdaleite и ceraffite са още две кристални алотропни модификации на въглерода. Те са били открити сравнително напоследък. По свойства са много подобни на диамант, при отсъствието на примеси могат да бъдат дори няколко пъти по-трудно.
  4. Въглища и сажди са аморфни алотропни вещества. Използвани като гориво, смазочни материали, филтри и т.н. По съдържание в природата, най-често срещаните изменения на въглерода.

въглероден алитроп

диамант

Най-трудното от всички известни вещества за днес, оценено на 10 точки за мащаб на Мос. Кристалната форма на въглерод, структурата на която има формата на правилно свързани тетраедрични образувания един към друг.

Диамантът е способен да разпръсне много добре светлината, което позволява да се използва като бижу (диаманти). Благодарение на своята изключителна твърдост се използва за рязане и заваряване, пробиване, полиране и смилане. За днес производството се коригира изкуствени диаманти, използвани в промишлеността.

Други сортове



Има и няколко разновидности на този елемент:

  • нанотръби;
  • nanofoam;
  • Astrolite;
  • нановлакна;
  • стъклен въглерод;
  • графит;
  • карабина;
  • nanobuds.

Непотвърдени, но предполагаеми форми на съществуване на прости въглеродни съединения: хаот, метален въглерод и въглероден диоксид.

алотропна химия

Алотропия на кислорода

Този неметал образува две прости вещества:

  • кислороден газ (при нормални условия), чиято формула е О2;
  • газообразен озон, емпиричното отражение на чийто състав O3.

Очевидно е, че тук основната причина за съществуването на модификации е съставът на молекулата. Обикновеният кислород е в основата на живота на всички живи същества (с изключение на анаеробните бактерии). Той е активен участник в обмена на газ, източник на енергия за всички жизнени процеси. По химичен път е окислител, чрез който се извършват много реакции.

Озонът се образува в природата или специални лабораторни инсталации на озонатори от кислород на въздух под влиянието на силно изтичане на електроенергия. В природни условия това е светкавица. При слабо диспергирани концентрации има приятна миризма на свежест (след гръмотевична буря тя винаги се усеща във въздуха). Това е много силен окислител, белина, химически активен.

алотропия на металите

Модификации на фосфора

Алотропността на кислорода е подобна на тази на фосфора. Също така има около 11 различни модификации, които се различават по броя на атомите в молекулата и поради това, химическата връзка и свойства. Съществуват три стабилни форми, а останалите в природата, които практически не се срещат и се разпадат.

  1. Бял фосфор. Формулата на нейния P4. Вещество, приличащо на мек парафин с бял или леко жълтеникав цвят. Лесно се топи, преминавайки в отровен газ.
  2. Червеният фосфор е пастообразна маса с неприятна миризма. Формула - Рп. Това е полимерна структура.
  3. Черният фосфор е мазна до допир маса, която е черна и напълно неразтворима във вода.

Модификации на метали

Каква е алотропията на металите, можете да научите от примера на желязото. Тя съществува във формата:

  • алфа;
  • бета;
  • гама;
  • сигма форма.

Всеки от тях се различава от предишната структура на кристалната решетка и съответно от свойствата. Например, алфа-формата е феромагнитна, а бета-парамагнитът.

Като цяло от всички познати метали алотропните модификации образуват само 27 химически елемента.

алотропията на веществата

Allotrope на калай

Интересно е, че алфа-формата е сив прах, който съществува само при ниски температури. Бета-формата, напротив, е метална, сребристо-бяла, мека и пластмаса. Той съществува при високи температури - до 161 заВ. Една форма лесно преминава в друга при естествени условия, ако има разлика в градиента.

Споделяне в социалните мрежи:

сроден