Mikä on allotropiat? Hiilen allotropia, kemia

Orgaanisten yhdisteiden monimuotoisuuden syyt -hiiliatomien kyky muodostaa erilaisia ​​ketjuja ja syklejä, jotka liittyvät toisiinsa. Tämä on isomeria-ilmiö. Ja mikä on syy yksinkertaisten epäorgaanisten aineiden moninaisuuteen? Selvää, että tähän kysymykseen voidaan vastata ottamalla huomioon se, mitä allotropia on. Yksinkertaisten yhdisteiden eri muotojen olemassaolo on liitetty tähän luontaiseen ilmiöön kemiallisten elementtien maailmassa.

Mikä on allotropia?

Voit vastata tähän kysymykseen seuraavasti. Tämä ilmiö, jossa on sama kemiallinen elementti useiden yksinkertaisten aineiden muodossa. Toisin sanoen, jos solut jaksollisessa taulukossa 118, tämä ei tarkoita, että luonteeltaan on niin paljon atomeja. Jokaisella elementillä (lähes kaikilla) on yksi tai useampi lajike tai allotrooppinen muunnos.

Mikä on näiden aineiden ero? Tämän ilmiön syyt ovat kaksi:

• erilainen määrä atomeja molekyylissä (allotrooppinen koostumus);
• kidehilan epätasainen rakenne (allotrooppinen muoto).

Usein tämä käsite liittyy termiin.polymorfismi. Niiden välillä on kuitenkin eroa. Mikä on allotropia? Tämä on kemiallisen elementin muuttaminen erilaisiksi yksinkertaisiksi aineiksi aggregointitilasta riippumatta. Vaikka polymorfismi on käsite, joka koskee vain kiinteitä kiteisiä aineita.

Yhdisteiden erilaiset allotrooppiset muunnoksetse on hyväksytty nimeämään latinankielisinä kirjain ennen heidän nimeään. Alfa sijoitetaan aina ennen muotoa, jolla on alin sulamispiste, kiehumispiste. Edelleen aakkosjärjestyksessä ja indikaattorien kasvussa.

Vaikka kemiallinen elementti pohjassayksinkertaiset aineet ovat samat, muutosten ominaisuudet eroavat merkittävästi toisistaan, sekä fysikaalisista että kemiallisista. Helpoin tapa muodostaa allotrooppisia muotoja:

• ei-metallit (paitsi halogeenit ja inertit kaasut);
• puolimetallien.

Metallien allotropia on vähiten tutkittuNe muodostavat tällaisia ​​muutoksia vastahakoisesti ja eivät kaikki. Yhteensä tiedetään nykyään yli 400 erilaisten yksinkertaisten aineiden muotoja. Mitä enemmän oksidointitiloja on elementille, sitä suurempi on sille tunnettujen allotrooppisten muutosten määrä.

Hiilimuutokset

Hiilen allotropia on yleisinja elävä esimerkki, joka havainnollistaa tarkasteltavaa ilmiötä. Loppujen lopuksi tämä elementti kykenee muodostamaan useita tyyppisiä yhdisteitä, jotka eroavat kiderakenteen rakenteessa. Samaan aikaan muodostuneet yksinkertaiset aineet ovat ominaisuuksiltaan niin polaarisia, että se jää vain yllättymään luonnon päätöksistä.

Niinpä hiilen allotropia sisältää seuraavat muutokset.

1. Hiilen allotropia voidaan jäljittääseuraavassa muodossa, joka on täysin erilainen kuin edellinen. Tämä on grafiitti. Erittäin pehmeä aine, joka voi helposti irrottaa ja jättää paperille tyypillisen merkin. Siksi sitä käytetään liuskekynän valmistukseen yksinkertaisesti. Tämän muodon rakenne on kerrostettu kuusikulmainen. Kerrosten väliset yhteydet ovat heikkoja, helposti rikkoutuvia, aineen tiheys on alhainen. Grafiittia käytetään synteettisten timanttien tuottamiseen kiinteänä voiteluaineena elektrodien valmistukseen, muovien täyteaineena sekä ydinreaktoreihin.
2. Fullerenes - toinen todiste siitäsiellä on allotropia. Näiden yhdisteiden kemia on samanlainen kuin aromaattisten hiilivetyjen. Loppujen lopuksi niiden rakennetta edustaa kupera suljettu polyhedra, joka muistuttaa jalkapalloa. Fullereeneja käytetään teknologiassa puolijohdekäyttöön, suprajohtavien yhdisteiden valmistukseen, fotoresistinä ja niin edelleen.
3. Lonsdaleite ja cerafit - kaksi muuta kiteistäallotrooppiset hiilimuutokset. Avattu suhteellisen hiljattain. Ominaisuudet ovat hyvin samanlaisia ​​kuin timantti, epäpuhtauksien puuttuessa voi jopa olla useita kertoja vaikeampaa.
4. Hiili ja noki ovat aineiden amorfisia allotropioita. Käytetään polttoaineena, voiteluaineina, suodattimina ja niin edelleen. Luonnon sisällön osalta yleisin kaikista hiilimuutoksista.

timantti

Kaikkein tunnetuin tänäänarvioidaan olevan 10 pistettä Mohsin asteikolla. Hiilen kiteinen muoto, jonka rakenne on muodoltaan tetraedrisiä muotoja, jotka on oikein kytketty verkkoon.

Timantti on erittäin hyvä levittäessään valoavoit käyttää sitä koruja (timantteja). Äärimmäisen kovuuden vuoksi sitä käytetään leikkaamiseen ja hitsaukseen, poraukseen, kiillotukseen ja hiontaan. Tähän mennessä teollisuudessa käytettävien keinotekoisten timanttien tuotanto.

Muut lajikkeet

Tämän elementin muunnelmia on myös useita:

• nanoputket;
• nanofoam;
• astrolite;
• nanokuidut;
• lasi-hiili;
• grafiitti;
• karbiini;
• nanonuppuja.

Yksinkertaisten hiiliyhdisteiden olemassaolon vahvistamattomat mutta oletetut muodot: chaoite, metallinen hiili ja hiili.

Hapen allotropia

Tämä ei-metalli muodostaa kaksi yksinkertaista ainetta:

• happikaasu (normaaleissa olosuhteissa), jonka kaava on O₂;
• kaasumainen otsoni, jonka koostumus on empiirinen o₃.

On selvää, että suurin syy tähän onmuutosten olemassaolo - molekyylin koostumus. Normaali happi on kaikkien elävien olojen (paitsi anaerobisia bakteereja) elämän perusta. Hän osallistuu aktiivisesti kaasunvaihtoon, joka on energianlähde kaikille elämänprosesseille. Kemiallisesti se on hapettava aine, jonka kautta suoritetaan monia reaktioita.

Otsoni muodostuu luonnosta tai erityisestälaboratoriolaitteet ozonisaattorit ilman hapesta voimakkaan sähkön purkautumisen yhteydessä. Luonnollisissa olosuhteissa - tämä on salama. Alhaisissa hajakuormituksissa se on miellyttävä tuoreuden haju (ukkosen jälkeen se tuntuu aina ilmassa). Se on erittäin voimakas hapetin, valkaisuainetta, kemiallisesti aktiivinen.

Fosforimuutokset

Hapen allotropia on samanlainen kuin fosforilla. Siinä on myös noin 11 erilaista muunnosta, jotka eroavat molekyylin atomien lukumäärästä ja siten kemiallisesta sidoksesta ja ominaisuuksista. On olemassa kolme vakaa muotoa ja loput luonteeltaan lähes olemattomat ja heikkenevät.

1. Valkoinen fosfori. Hänen kaavansa on P₄. Aine, joka muistuttaa pehmeää parafiinia, valkoista tai hieman kellertävää. Se sulaa helposti ja muuttuu myrkylliseksi kaasuksi.
2. Punainen fosfori on tahmea massa, jolla on epämiellyttävä haju. Kaava - P_n. Tämä on polymeerirakenne.
3. Musta fosfori on öljyinen massa, joka on musta ja täysin veteen liukenematon.

Metallien muutokset

Mikä on metallien allotropia, löytyy esimerkiksi raudasta. Se on muodossa:

• alfa;
• beeta;
• gamma;
• sigma-lomakkeet

Kukin eroaa kristallihiilen edellisestä rakenteesta ja siten sen ominaisuuksista. Esimerkiksi alfa-muoto on ferromagneettinen ja beeta-paramagneettinen.

Yleensä kaikista tunnetuista metalleista allotrooppiset muunnokset muodostavat yhteensä 27 kemiallista elementtiä.

Allotrooppinen tina

Mielenkiintoista, koska alfa-muoto on harmaajauhe, joka on olemassa vain matalissa lämpötiloissa. Beetamuoto on puolestaan ​​metallinen, hopeanhohtoinen, pehmeä ja sitkeä. Käytetään korkeissa lämpötiloissa - jopa 161 ° C ^noinC. Yksi lomake siirretään helposti toiseen luonnollisissa olosuhteissa, jos tutkinto on erilainen.