Iz našeg članka ćete naučiti šta je alotropija. Ovaj koncept je široko rasprostranjen u prirodi. Na primjer, kisik i ozon su tvari koje se sastoje samo od kemijskog elementa kisika. Kako je to moguće? Hajde da to zajedno shvatimo.
Definicija koncepta
Alotropija je fenomen postojanja jednog hemijskog elementa u obliku dve ili više jednostavnih supstanci. Jens Berzelius, hemičar i mineralog iz Švedske, smatra se njegovim otkrićem. Alotropija je fenomen koji ima mnogo zajedničkog sa polimorfizmom kristala. Ovo je izazvalo dugu debatu među naučnicima. Trenutno su došli do zaključka da je polimorfizam karakterističan samo za čvrste jednostavne supstance.
Uzroci alotropije
Ne mogu svi hemijski elementi formirati nekoliko jednostavnih supstanci. Sposobnost alotropije je zbog strukture atoma. Najčešće se javlja u elementima koji imaju promjenjivu vrijednost oksidacijskog stanja. To uključuje polu- i nemetale, inertne plinove i halogene.
Alotropija može biti uzrokovana nekoliko razloga. To uključuje različit broj atoma, redosled njihovog povezivanja u molekulu, paralelizam okretanja elektrona, vrstukristalna rešetka. Razmotrimo ove vrste alotropije koristeći konkretne primjere.
Kisik i ozon
Ova vrsta alotropije je primjer kako različit broj atoma jednog hemijskog elementa određuje fizička i hemijska svojstva supstance. Ovo se odnosi i na fiziološki uticaj na žive organizme. Dakle, kiseonik se sastoji od dva atoma kiseonika, ozon - od tri.
Koja je razlika između ovih supstanci? Oba su gasovita. Kiseonik nema boju, ukus ni miris, jedan i po puta je lakši od ozona. Ova supstanca je vrlo topiva u vodi, a sa smanjenjem temperature, brzina ovog procesa se samo povećava. Kiseonik je potreban svim organizmima za disanje. Stoga je ova supstanca vitalna.
Ozon je plav. Svako od nas je nakon kiše osjetio njegov karakterističan miris. Grubo je, ali prilično prijatno. U poređenju sa kiseonikom, ozon je reaktivniji. Šta je razlog? Kada se ozon raspadne, formiraju se molekula kisika i slobodni atom kisika. Odmah ulazi u složene reakcije, formirajući nove supstance.
Neverovatna svojstva ugljenika
Ali broj atoma u molekulu ugljika uvijek ostaje isti. Istovremeno stvara potpuno različite tvari. Najčešće modifikacije ugljika su dijamant i grafit. Prva supstanca se smatra najtežom na planeti. Ovo svojstvo je zbog činjenice da su atomi u dijamantu vezani jakim kovalentnim vezama u svim smjerovima. Zajedno formiraju trodimenzionalnu mrežu tetraedara.
U grafitu, jake veze se formiraju samo između atoma koji se nalaze u horizontalnoj ravni. Iz tog razloga, gotovo je nemoguće slomiti grafitnu šipku po dužini. Ali veze koje međusobno povezuju horizontalne slojeve ugljika vrlo su slabe. Stoga, svaki put kada nacrtamo jednostavnu olovku na papiru, na njoj ostaje siva oznaka. Ovo je sloj ugljika.
Alotropija sumpora
Razlog za modifikaciju sumpora takođe leži u karakteristikama unutrašnje strukture molekula. Najstabilniji oblik je rombičan. Kristali ove vrste alotropije sumpora nazivaju se romboidni. Svaki od njih je formiran od molekula u obliku krune, od kojih svaki uključuje 8 atoma. Po svojim fizičkim svojstvima, rombični sumpor je žuta čvrsta supstanca. Ne samo da se ne otapa u vodi, već se njome čak ni ne vlaži. Toplotna i električna provodljivost su veoma niske.
Struktura monoklinskog sumpora je predstavljena paralelepipedom sa kosim uglovima. Vizualno, ova tvar podsjeća na tamnožute iglice. Ako se sumpor otopi i zatim stavi u hladnu vodu, nastaje njegova nova modifikacija. Njegova originalna struktura će se razbiti na polimerne lance različitih dužina. Ovako se dobija plastični sumpor - smeđa gumena masa.
Modifikacije fosfora
Naučnici imaju 11 vrsta fosfora. Njegova alotropija otkrivena je gotovo slučajno, kao i sama ova supstanca. U potrazi za kamenom filozofa, alhemičar Brand je dobio svjetleći diosuha tvar koja nastaje isparavanjem urina. Bio je to bijeli fosfor. Ovu tvar karakterizira visoka kemijska aktivnost. Dovoljno je podići temperaturu na 40 stepeni da bijeli fosfor reaguje sa kiseonikom i zapali.
Za fosfor, uzrok alotropije je promjena u strukturi kristalne rešetke. Može se promijeniti samo pod određenim uslovima. Dakle, povećanjem pritiska i temperature u atmosferi ugljen-dioksida, dobija se crveni fosfor. Hemijski je manje aktivan, pa ga ne karakteriše luminiscencija. Kada se zagreje, pretvara se u paru. To vidimo svaki put kada palimo redovne šibice. Površina rešetke sadrži samo crveni fosfor.
Dakle, alotropija je postojanje jednog hemijskog elementa u obliku nekoliko jednostavnih supstanci. Najčešće se nalazi među nemetalima. Glavnim razlozima za ovu pojavu smatra se različit broj atoma koji formiraju molekul neke supstance, kao i promjena u konfiguraciji kristalne rešetke.
