Постојат различни форми во кои можат да постојат одредени елементи. Дали знаете дека дијамантот и графитот се исти - само чист јаглерод? А сепак тие се толку различни. Бидејќи дијамантот е најтврд, графитот е еден од најмеките. Но, како и зошто тие се различни, ако и двете се направени од ист елемент?
Ова е она што ќе го научиме во оваа лекција.
До крајот на оваа лекција, треба да бидете во можност:
Алотропијата, која е позната и како алотропизам, се однесува на својството на постоење на некои хемиски елементи во две или повеќе различни форми. Овие различни форми се познати како алотропи на елементите. Алотропите се различни структурни модификации на еден елемент. Ова се должи на фактот дека атомите на елементот се поврзани заедно на различни начини.
На пример, алотропите на јаглеродот вклучуваат дијамант, графит, графен и фулерен.
Дали сите елементи имаат алотропи? Одговорот е не. Само некои елементи имаат алотропи.
Терминот алотропија се користи само за елементи, не и за соединенија. Алотропијата се однесува само на различни форми на елемент во иста состојба (т.е. различни цврсти, течни или гасни форми); овие различни состојби сами по себе не се сметаат за примери на алотропија.
Алотропите имаат различни молекуларни формули во некои елементи и покрај разликата во фазата. На пример, во кислородот, два алотропи: диоксиген
Алотропите можат да бидат монотропни или енантиотропни.
Алотропизмот се однесува само на различните форми на чисти хемиски елементи . Појавата во која соединенијата покажуваат различни кристални форми се нарекува полиморфизам.
Алотропите се јавуваат само со одредени елементи, во Групите 13 до 16 во Периодниот систем.
Група 13
Борот (B), вториот најтврд елемент, е единствениот алотропен елемент во групата 13. Тој е втор само по јаглеродот (C) во неговата способност да формира мрежи поврзани со елементи.
Алотропи на бор
Група 14
Во групата 14, само јаглеродот и калајот постојат како алотропи во нормални услови.
Алотропи на јаглерод
Алотропите на јаглеродот вклучуваат:
Дијамантот и графитот се најпознатите алотропи на јаглеродот. Својствата на дијамантот и графитот се многу различни со тоа што дијамантот е транспарентен и многу тврд додека графитот е црн и мек (доволно мек за да се напише на хартија).
Графитот е термодинамички најстабилната форма на јаглерод. Графитот е темна, восочна цврста супстанца, која многу се користи како лубрикант. Исто така, тој е многу добар спроводник на електрична енергија и може да се користи како материјал во електродите на електричниот лак. Графитот е најстабилната форма на цврст јаглерод досега откриена. Тоа го содржи и „оловото“ во моливи.
Дијамантот има највисока точка на топење и е најтежок од природните цврсти материи. Неговата цврстина и високата дисперзија на светлината го прават добар за употреба во накит. Има и индустриска употреба. Неговата цврстина го прави одличен абразив.
Алотропи на калај
Калајот има два главни алотропи:
Група 15
Во групата 15 има два алотропни елементи, фосфор и арсен.
Алотропи на фосфор
Главните алотропни форми на фосфорни форми се:
Само белиот и црвениот фосфор се од индустриско значење.
Алотропи на арсен
Арсенот постои во голем број алотропи. Неговите два најчести алотропи се - жолта и металик сива боја.
Група 16
Во групата 16 има само три алотропни елементи - кислород, сулфур и селен.
Алотропи на кислород
Диатомска молекула составена од 2 атоми на кислород со молекуларна формула О2 вообичаено наречена молекуларен кислород или диоксиген. Тоа е најчестата форма на елементарен кислород. Тој е безбоен гас на собна температура и формира околу 21% од земјината атмосфера. Постои како дирадикал и е единствениот алотроп со неспарени електрони.
Триатомска молекула составена од 3 атоми кислород со молекуларна формула О3 се нарекува озон. Озонот е термодинамички нестабилен и многу реактивен. Откриен е во 1840 година од Кристијан Фридрих Шонбејн и постои како бледо син гас при нормални услови на температура и притисок.
Двата алотропи на кислород, диоксиген и озон се составени само од атоми на кислород, но тие се разликуваат во распоредот на атомите на кислород:
Озонот функционира како заштитен штит за биосферата против мутагени и штетни ефекти на УВ зрачењето.
Тетраоксигенот е уште еден алотроп на кислородот. Познат е и како оксозон. Постои како длабоко црвено цврсто тело кое се создава со притисок на О2 до редот од 20 GPa.
Алотропи на сулфур
Во моментов, познати се околу 30 добро карактеризирани сулфурни алотропи.
α-сулфурот формира жолти, ромбични кристали од 8-члените прстени на атоми на сулфур (S8). Познат е и како ромбичен сулфур и е доминантна форма што се наоѓа во „цвеќиња од сулфур“, „сулфур на тркала“ и „млеко од сулфур“.
β-сулфурот е жолта цврста материја со моноклинична кристална форма и е помалку густа од α-сулфурот. Познат е и како моноклиничен сулфур. Невообичаено е затоа што е стабилен само над 95,3 °C, под него се претвора во α-сулфур.
γ-сулфур формира жолти, моноклинични кристали слични на игли од 8-члените прстени на атоми на сулфур (S8). Понекогаш се нарекува „накреозен сулфур“ или „сулфур мајка на бисер“ поради неговиот изглед. Тоа е најгустата форма од трите.
Алотропи на селен
Селенот (Se) постои и во неколку алотропни форми - сив (тригонален) селен, ромбоедрален селен, три длабоко-црвени моноклинички форми (α -, β - и γ-селен), аморфен црвен селен и црн селен во стаклестото тело. Термодинамички најстабилна и најгуста форма е сивиот (тригонален) селен, кој содржи бесконечни спирални синџири на атоми на селен. Сите други форми се враќаат во сив селен при загревање. Во согласност со неговата густина, сивиот селен се смета за метален, и тој е единствената форма на селен што спроведува електрична енергија. Мало искривување на спиралната структура би создало кубна метална решетка.
Алотропите на истиот елемент можат да покажат различни физички и хемиски однесувања. Промената на алотропните форми е олеснета од истите сили кои влијаат на другите структури, тие вклучуваат температура, притисок и светлина. На пример, хемиското однесување на озонот е различно од она на диоксигенот; озонот е посилно оксидирачко средство од диоксигенот.
