Back to the topics list

alotropi, alotropisme

Ada berbagai bentuk di mana unsur-unsur tertentu dapat eksis. Tahukah Anda bahwa intan dan grafit keduanya sama - hanya karbon murni? Namun mereka sangat berbeda. Karena berlian adalah yang paling keras, grafit adalah salah satu yang paling lembut. Tetapi bagaimana dan mengapa mereka berbeda jika keduanya terbuat dari elemen yang sama?

Inilah yang akan kita pelajari dalam pelajaran ini.

Tujuan pembelajaran

Pada akhir pelajaran ini, Anda harus dapat:

• Jelaskan pengertian alotropi!
• Mendeskripsikan alotrop berbagai unsur.
• Jelaskan ciri-ciri alotrop yang berbeda.
• Berbagai jenis alotrop.
• Perbedaan antara alotropisme dan polimorfisme.

Apa itu alotropi?

Alotropi, yang juga dikenal sebagai alotropisme, mengacu pada sifat keberadaan beberapa unsur kimia dalam dua atau lebih bentuk yang berbeda. Bentuk-bentuk yang berbeda ini dikenal sebagai alotrop unsur. Alotrop adalah modifikasi struktural yang berbeda dari suatu elemen. Ini disebabkan oleh fakta bahwa atom-atom unsur terikat bersama dengan cara yang berbeda.

Misalnya, alotrop karbon termasuk intan, grafit, graphene, dan fullerene.

Apakah semua unsur memiliki alotrop? Jawabannya adalah Tidak. Hanya beberapa unsur yang memiliki alotrop.

Istilah alotropi digunakan untuk unsur saja, bukan untuk senyawa. Alotropi hanya mengacu pada bentuk yang berbeda dari suatu unsur dalam keadaan yang sama (yaitu, bentuk padat, cair, atau gas yang berbeda); keadaan yang berbeda ini sendiri tidak dianggap sebagai contoh alotropi.

Alotrop memiliki rumus molekul yang berbeda pada beberapa unsur meskipun ada perbedaan fase. Misalnya, dalam oksigen, dua alotrop: dioksigen O2 dan ozon O3 keduanya bisa eksis di negara yang berbeda, padat, cair, atau gas.

Jenis alotropi: Monotropik dan Enantiotropik

Alotrop dapat berupa monotropik atau enantiotropik.

• Dalam alotrop monotropik, hanya satu bentuk yang paling stabil dalam kondisi berbeda. Itu terjadi ketika bentuk tertentu dari suatu elemen mempertahankan stabilitasnya dalam kondisi normal, sementara bentuk lain berubah, akhirnya berubah menjadi stabil. Grafit dan intan, seperti yang disebutkan sebelumnya, adalah alotrop karbon, dengan grafit sebagai yang stabil dan intan perlahan berubah menjadi grafit.
• Dalam bentuk enansiotropik, bentuk yang berbeda stabil pada kondisi yang berbeda dan mengalami transisi reversibel. Itu terjadi ketika kondisi tertentu seperti suhu atau tekanan menyebabkan satu bentuk zat bertransisi ke bentuk lain. Misalnya, ada dua alotrop timah - timah putih dan timah abu-abu. Timah putih stabil pada suhu di atas 13,2° dan timah abu-abu stabil pada suhu di bawah 13,2°. Pada suhu di bawah 13,2° C, berubah dari timah putih menjadi timah abu-abu.

Alotropisme Versus Polimorfisme

Alotropisme hanya mengacu pada berbagai bentuk unsur kimia murni. Fenomena di mana senyawa menampilkan bentuk kristal yang berbeda disebut polimorfisme.

Alotrop dalam Tabel Periodik

Alotrop terjadi hanya dengan unsur-unsur tertentu, di Grup 13 sampai 16 di Tabel Periodik.

Grup 13

Boron (B), unsur terkeras kedua, adalah satu-satunya unsur alotropik di Golongan 13. Boron (B) menempati urutan kedua setelah karbon (C) dalam kemampuannya membentuk jaringan ikatan unsur.

Alotrop Boron

• boron amorf
• boron α-rhombohedral kristal merah
• boron β-rhombohedral kristal hitam (alotrop yang paling stabil secara termodinamika)
• boron β-tetragonal kristal hitam

Grup 14

Di Grup 14, hanya karbon dan timah yang ada sebagai alotrop dalam kondisi normal.

Alotrop Karbon

Alotrop karbon meliputi:

• Berlian, di mana atom karbon terikat bersama dalam pengaturan kisi empat sudut
• Grafit, di mana atom karbon terikat bersama dalam lembaran kisi bersisi enam
• Graphene, lembaran grafit tunggal; Dan
• Fullerene, di mana atom karbon terikat bersama dalam bentuk bola, silinder, atau berbentuk telur

Berlian dan grafit adalah alotrop karbon yang paling terkenal. Sifat intan dan grafit sangat berbeda dengan intan yang transparan dan sangat keras sedangkan grafit berwarna hitam dan lunak (cukup lunak untuk ditulis di atas kertas).

Grafit adalah bentuk karbon yang paling stabil secara termodinamika. Grafit adalah padatan lilin yang gelap, digunakan secara luas sebagai pelumas. Ini juga merupakan konduktor listrik yang sangat baik dan dapat digunakan sebagai bahan elektroda lampu busur listrik. Grafit adalah bentuk karbon padat paling stabil yang pernah ditemukan. Ini juga terdiri dari "timah" dalam pensil.

Intan memiliki titik leleh tertinggi dan merupakan padatan paling keras yang terjadi secara alami. Kekerasan dan dispersi cahayanya yang tinggi membuatnya bagus untuk digunakan dalam perhiasan. Ini juga memiliki kegunaan industri. Kekerasannya menjadikannya bahan abrasif yang sangat baik.

Alotrop Timah

Timah memiliki dua alotrop utama:

• Pada suhu kamar, alotrop stabilnya adalah β-timah, logam putih keperakan yang dapat ditempa. Ini juga dikenal sebagai timah putih. Ini memiliki struktur tetragonal yang berpusat pada tubuh.
• pada suhu rendah, ia berubah menjadi α-tin abu-abu yang kurang padat, yang memiliki struktur berlian kubik. Ini juga dikenal sebagai timah abu-abu. Ini memiliki struktur kisi tipe berlian.
  
  Dua alotrop lainnya, γ dan σ, terdapat pada temperatur di atas 161°C (322°F) dan tekanan di atas beberapa GPa. Dalam kondisi dingin, β-timah cenderung berubah secara spontan menjadi α-timah, sebuah fenomena yang dikenal sebagai “hama timah” atau “penyakit timah”. Hama timah adalah masalah khusus di Eropa Utara pada abad ke-18 karena pipa organ yang terbuat dari seng kadang-kadang terpengaruh selama musim dingin yang panjang.

Grup 15

Ada dua elemen alotropik di Grup 15, fosfor dan arsenik.

Alotrop Fosfor

Bentuk alotropik utama dari bentuk fosfor adalah:

• Fosfor putih atau kuning – Ini adalah padatan lilin dan sangat beracun. Ini adalah bentuk fosfor yang paling mudah menguap, paling reaktif, dan paling beracun, tetapi paling tidak stabil secara termodinamika. Itu bersinar dalam gelap dan secara spontan dapat terbakar di udara.
• Fosfor merah – Ditemukan di sisi kotak korek api. Fosfor merah terbentuk ketika fosfor putih dipanaskan hingga 250°C dan membentuk uap. Uap tersebut kemudian dikumpulkan di bawah air.
• Fosfor hitam – Ini adalah bentuk fosfor yang paling stabil secara termodinamika, dan paling tidak reaktif. Itu ada sebagai tiga kristal (ortorombik-, rhombohedral- dan logam, atau kubik) dan satu amorf, alotrop.
• Fosfor ungu – Ia juga dikenal sebagai fosfor monoklinik atau fosfor Hittorf setelah penemunya.

Hanya fosfor putih dan merah yang memiliki kepentingan industri.

Alotrop Arsenik

Arsenik ada di sejumlah alotrop. Dua alotrop yang paling umum adalah – kuning dan abu-abu metalik.

• Arsenik abu-abu adalah padatan mengkilap yang rapuh.
• Arsenik kuning lembut dan berlilin. Ini reaktif dan sangat beracun dan berubah menjadi arsenik abu-abu saat terkena cahaya pada suhu kamar.
• Alotrop lainnya adalah arsenik hitam.

Grup 16

Hanya ada tiga unsur alotropik di Golongan 16 – oksigen, belerang, dan selenium.

Alotrop Oksigen

Molekul diatomik yang terdiri dari 2 atom oksigen dengan rumus molekul O2 biasa disebut sebagai molekul oksigen atau dioksigen. Ini adalah bentuk paling umum dari unsur oksigen. Ini adalah gas tidak berwarna pada suhu kamar dan membentuk sekitar 21% dari atmosfer bumi. Itu ada sebagai diradikal dan merupakan satu-satunya alotrop dengan elektron tidak berpasangan.

Molekul triatomik yang terdiri dari 3 atom oksigen dengan rumus molekul O3 disebut sebagai ozon. Ozon secara termodinamika tidak stabil dan sangat reaktif. Itu ditemukan pada tahun 1840, oleh Christian Friedrich Schonbein, dan ada sebagai gas biru pucat pada kondisi suhu dan tekanan normal.

Kedua alotrop oksigen, dioksigen, dan ozon, hanya terdiri dari atom oksigen, tetapi keduanya berbeda dalam susunan atom oksigennya:

• Oksigen molekuler (dioksigen), O2, adalah molekul linier
• Ozon, O3, adalah molekul bengkok. Ini sangat reaktif.

Ozon berfungsi sebagai pelindung biosfer terhadap efek mutagenik dan berbahaya dari radiasi UV.

Tetraoksigen adalah alotrop oksigen lainnya. Ia juga dikenal sebagai oksozon. Itu ada sebagai padatan merah tua yang dibuat dengan menekan O2 hingga urutan 20 GPa.

Alotrop Sulfur

Saat ini, sekitar 30 alotrop belerang yang dikenal dengan baik.

α-sulfur membentuk kristal belah ketupat berwarna kuning dari cincin beranggota 8 atom sulfur (S8). Ia juga dikenal sebagai belerang belah ketupat, dan merupakan bentuk dominan yang ditemukan dalam "bunga belerang", "belerang gulung", dan "susu belerang".

β-Sulfur adalah padatan kuning dengan bentuk kristal monoklinik dan kurang padat dibandingkan α-sulfur. Ia juga dikenal sebagai belerang monoklinik. Ini tidak biasa karena hanya stabil di atas 95,3 °C, di bawahnya ia berubah menjadi α-sulfur.

γ-sulfur membentuk kristal kuning, monoklinik, seperti jarum dari cincin atom belerang beranggota 8 (S8). Kadang-kadang disebut "belerang nacreous" atau "ibu dari belerang mutiara" karena penampilannya. Ini adalah bentuk terpadat dari ketiganya.

Alotrop Selenium

Selenium (Se) juga terdapat dalam beberapa bentuk alotropik – selenium abu-abu (trigonal), selenium rhombohedral, tiga bentuk monoklinik merah tua (α -, β -, dan γ –selenium), selenium merah amorf, dan selenium vitreous hitam. Bentuk yang paling stabil secara termodinamika dan terpadat adalah selenium abu-abu (trigonal), yang mengandung rantai atom selenium heliks tak terhingga. Semua bentuk lain kembali ke abu-abu selenium pada pemanasan. Sesuai dengan kerapatannya, selenium abu-abu dianggap sebagai logam, dan merupakan satu-satunya bentuk selenium yang menghantarkan listrik. Sedikit distorsi struktur heliks akan menghasilkan kisi logam kubik.

Sifat yang berbeda dari alotrop

Alotrop dari unsur yang sama dapat menunjukkan perilaku fisik dan kimia yang berbeda. Perubahan bentuk alotropik difasilitasi oleh gaya yang sama yang mempengaruhi struktur lain, termasuk suhu, tekanan, dan cahaya. Misalnya, sifat kimiawi ozon berbeda dengan dioksigen; ozon adalah agen pengoksidasi yang lebih kuat daripada dioksigen.

Ringkasan Pelajaran

• Alotrop adalah modifikasi struktural yang berbeda dari suatu elemen.
• Alotropisme adalah keberadaan beberapa unsur kimia dalam dua atau lebih bentuk yang berbeda.
• Alotropisme adalah hasil dari perbedaan ikatan atom suatu unsur.
• Istilah alotropi hanya digunakan dalam unsur tetapi tidak untuk senyawa.
• Alotrop dari unsur yang sama dapat menunjukkan sifat fisik dan kimia yang berbeda.