Belirli öğelerin var olabileceği çeşitli formlar vardır. Elmas ve grafitin aynı olduğunu, sadece saf karbon olduğunu biliyor muydunuz? Ve yine de çok farklılar. Elmas en sert olduğu gibi, grafit en yumuşak olanlardan biridir. Ama ikisi de aynı elementten yapılmışsa, nasıl ve neden farklıdırlar?
Bu derste öğreneceğimiz şey bu.
Bu dersin sonunda, şunları yapabilmelisiniz:
Allotropizm olarak da bilinen allotropi, bazı kimyasal elementlerin iki veya daha fazla farklı formda bulunma özelliğini ifade eder. Bu farklı formlar, elementlerin allotropları olarak bilinir. Allotroplar, bir elementin farklı yapısal modifikasyonlarıdır. Bunun nedeni, elementin atomlarının farklı şekillerde birbirine bağlanmasıdır.
Örneğin, karbon allotropları arasında elmas, grafit, grafen ve fulleren bulunur.
Tüm elementlerin allotropları var mı? Cevap Hayır. Sadece bazı elementlerin allotropları vardır.
Allotropi terimi sadece elementler için kullanılır, bileşikler için kullanılmaz. Allotropi, bir elementin yalnızca aynı durumdaki farklı formlarını ifade eder (yani, farklı katı, sıvı veya gaz formları); bu farklı durumlar, kendileri, allotropi örnekleri olarak kabul edilmez.
Allotroplar, faz farkına rağmen bazı elementlerde farklı moleküler formüllere sahiptir. Örneğin, oksijende iki allotrop: dioksijen
Allotroplar monotropik veya enantiotropik olabilir.
Allotropizm, yalnızca saf kimyasal elementlerin farklı formlarını ifade eder. Bileşiklerin farklı kristal formlar gösterdiği olguya polimorfizm denir.
Allotroplar, Periyodik Tablodaki 13 ila 16. Gruplarda yalnızca belirli elementlerle ortaya çıkar.
Grup 13
En sert ikinci element olan bor (B), Grup 13'teki tek allotropik elementtir. Element-bağlı ağlar oluşturma yeteneği bakımından karbondan (C) sonra ikinci sıradadır.
Borun Allotropları
Grup 14
Grup 14'te, normal koşullar altında allotrop olarak sadece karbon ve kalay bulunur.
Karbon Allotropları
Karbon allotropları şunları içerir:
Elmas ve grafit, karbonun en iyi bilinen allotroplarıdır. Elmas ve grafitin özellikleri çok farklıdır; elmas şeffaf ve çok sertken grafit siyah ve yumuşaktır (kağıda yazılacak kadar yumuşak).
Grafit, termodinamik olarak en kararlı karbon şeklidir. Grafit, yağlayıcı olarak yaygın olarak kullanılan koyu, mumsu bir katıdır. Aynı zamanda çok iyi bir elektrik iletkenidir ve bir elektrik ark lambasının elektrotlarında malzeme olarak kullanılabilir. Grafit, şimdiye kadar keşfedilen en kararlı katı karbon şeklidir. Aynı zamanda kurşun kalemlerdeki “kurşunu” da içerir.
Elmas, en yüksek erime noktasına sahiptir ve doğal olarak oluşan katıların en sertidir. Sertliği ve yüksek ışık dağılımı, kuyumculukta kullanılmasını sağlar. Endüstriyel kullanımları da vardır. Sertliği onu mükemmel bir aşındırıcı yapar.
Kalay Allotropları
Kalayın iki ana allotropu vardır:
Grup 15
Grup 15'te fosfor ve arsenik olmak üzere iki allotropik element vardır.
Fosfor Allotropları
Fosfor formlarının ana allotropik formları şunlardır:
Sadece beyaz ve kırmızı fosfor endüstriyel öneme sahiptir.
Arsenik Allotropları
Arsenik bir dizi allotropta bulunur. En yaygın iki allotropu sarı ve metalik gridir.
Grup 16
Grup 16'da sadece üç allotropik element vardır - oksijen, kükürt ve selenyum.
Oksijen Allotropları
Genel olarak moleküler oksijen veya dioksijen olarak adlandırılan O2 moleküler formülüne sahip 2 oksijen atomundan oluşan iki atomlu bir molekül. Elemental oksijenin en yaygın şeklidir. Oda sıcaklığında renksiz bir gazdır ve dünya atmosferinin yaklaşık %21'ini oluşturur. Bir diradikal olarak bulunur ve eşleşmemiş elektronlara sahip tek allotroptur.
O3 moleküler formülüne sahip 3 oksijen atomundan oluşan bir triatomik moleküle ozon denir. Ozon termodinamik olarak kararsızdır ve oldukça reaktiftir. 1840 yılında Christian Friedrich Schonbein tarafından keşfedilmiştir ve normal sıcaklık ve basınç koşullarında soluk mavi bir gaz olarak bulunur.
Oksijen, dioksijen ve ozonun her iki allotropu da yalnızca oksijen atomlarından oluşur, ancak oksijen atomlarının düzeninde farklılık gösterirler:
Ozon, UV radyasyonunun mutajenik ve zararlı etkilerine karşı biyosfer için koruyucu bir kalkan görevi görür.
Tetraoksijen, başka bir oksijen allotropudur. Oksozon olarak da bilinir. O2'yi 20 GPa.
Sülfür Allotropları
Şu anda, iyi karakterize edilmiş yaklaşık 30 kükürt allotropu bilinmektedir.
a-kükürt, 8 üyeli kükürt atomu halkalarından (S8) sarı, eşkenar dörtgen kristaller oluşturur. Eşkenar dörtgen kükürt olarak da bilinir ve "kükürt çiçekleri", "kükürt rulosu" ve "kükürt sütü"nde bulunan baskın biçimdir.
β-Kükürt, monoklinik kristal formlu sarı bir katıdır ve α-kükürtten daha az yoğundur. Monoklinik kükürt olarak da bilinir. Alışılmadık çünkü sadece 95.3 °C'nin üzerinde kararlıdır, bunun altında α-kükürde dönüşür.
γ-kükürt, kükürt atomlarının (S8) 8 üyeli halkalarından sarı, monoklinik, iğne benzeri kristaller oluşturur. Görünüşü nedeniyle bazen “sedefli kükürt” veya “sedef kükürt” olarak adlandırılır. Üçünün en yoğun şeklidir.
Selenyum Allotropları
Selenyum (Se) ayrıca çeşitli allotropik formlarda bulunur - gri (trigonal) selenyum, eşkenar dörtgen selenyum, üç koyu kırmızı monoklinik form (α -, β - ve γ –selenyum), amorf kırmızı selenyum ve siyah camsı selenyum. Termodinamik olarak en kararlı ve en yoğun biçim, selenyum atomlarının sonsuz sarmal zincirlerini içeren gri (üçgen) selenyumdur. Diğer tüm formlar ısındığında gri selenyuma döner. Yoğunluğuna uygun olarak, gri selenyum metalik olarak kabul edilir ve elektriği ileten tek selenyum şeklidir. Sarmal yapının hafif bir bozulması, kübik bir metalik kafes üretecektir.
Aynı elementin allotropları farklı fiziksel ve kimyasal davranışlar gösterebilir. Allotropik formlardaki değişim, sıcaklık, basınç ve ışığı içeren diğer yapıları etkileyen aynı kuvvetler tarafından kolaylaştırılır. Örneğin, ozonun kimyasal davranışı dioksijeninkinden farklıdır; ozon, dioksijenden daha güçlü bir oksitleyici ajandır.
