In unserem Artikel erfahren Sie, was Allotropie ist. Dieses Konzept ist in der Natur weit verbreitet. Beispielsweise sind Sauerstoff und Ozon Substanzen, die nur aus dem chemischen Element Sauerstoff bestehen. Wie ist das möglich? Lassen Sie es uns gemeinsam herausfinden.
Konzept definition
Allotropie ist das Phänomen der Existenz einesein chemisches Element in Form von zwei oder mehr einfachen Substanzen. Jens Berzelius, ein Chemiker und Mineralogist aus Schweden, gilt zu Recht als sein Entdecker. Allotropie ist ein Phänomen, das viel mit Kristallpolymorphismus gemeinsam hat. Dies löste eine lange Debatte unter Wissenschaftlern aus. Gegenwärtig sind sie zu dem Schluss gekommen, dass Polymorphismus nur für feste einfache Substanzen charakteristisch ist.
Allotropie Gründe
Einige einfache Substanzen können sich nicht bildenalle chemischen Elemente. Die Fähigkeit zur Allotropie beruht auf der Struktur des Atoms. Es kommt am häufigsten in Elementen mit einem variablen Wert der Oxidationsstufe vor. Dazu gehören Halb- und Nichtmetalle, Inertgase und Halogene.
Allotropie kann durch mehrere verursacht werdenGründe dafür. Dazu gehören eine unterschiedliche Anzahl von Atomen, die Reihenfolge ihrer Verbindung zu einem Molekül, die Parallelität der Elektronenspins und die Art des Kristallgitters. Betrachten Sie diese Arten der Allotropie anhand spezifischer Beispiele.
Sauerstoff und Ozon
Diese Art der Allotropie ist ein Beispiel dafür, wie unterschiedlich sie istDie Anzahl der Atome eines chemischen Elements bestimmt die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Stoffes. Dies gilt auch für die physiologische Wirkung auf lebende Organismen. Sauerstoff besteht also aus zwei Sauerstoffatomen, Ozon - aus drei.
Was sind die Unterschiede zwischen diesen Substanzen? Beide sind gasförmig. Sauerstoff hat keine Farbe, keinen Geschmack oder Geruch, er ist eineinhalb Mal leichter als Ozon. Diese Substanz ist in Wasser leicht löslich, und mit abnehmender Temperatur nimmt die Geschwindigkeit dieses Prozesses nur zu. Sauerstoff ist wichtig, damit alle Organismen atmen können. Daher ist diese Substanz von entscheidender Bedeutung.
Ozon hat eine blaue Farbe. Jeder von uns spürte seinen charakteristischen Geruch nach dem Regen. Es ist scharf, aber ziemlich süß. Im Vergleich zu Sauerstoff ist Ozon chemisch aktiver. Was ist der Grund? Bei der Zersetzung von Ozon entstehen ein Sauerstoffmolekül und ein freies Sauerstoffatom. Er geht sofort eine zusammengesetzte Reaktion ein und bildet neue Substanzen.
Die erstaunlichen Eigenschaften von Kohlenstoff
Und hier ist die Anzahl der Atome in einem Kohlenstoffmolekülbleibt immer gleich Gleichzeitig bildet es völlig unterschiedliche Substanzen. Die häufigsten Kohlenstoffmodifikationen sind Diamant und Graphit. Die erste Substanz gilt als die härteste auf dem Planeten. Diese Eigenschaft beruht auf der Tatsache, dass die Atome im Diamanten durch starke kovalente Bindungen in alle Richtungen gebunden sind. Zusammen bilden sie ein dreidimensionales Netzwerk von Tetraedern.
In Graphit werden nur zwischen ihnen starke Bindungen gebildetAtome in der horizontalen Ebene. Aus diesem Grund ist es praktisch unmöglich, den Graphitstab in Längsrichtung zu brechen. Die Bindungen, die die horizontalen Kohlenstoffschichten miteinander verbinden, sind jedoch sehr schwach. Daher bleibt jedes Mal, wenn wir mit einem einfachen Bleistift über Papier fahren, eine graue Spur darauf. Dies ist die Kohlenstoffschicht.
Schwefelallotropie
Der Grund für die Schwefelmodifikationen ist auchMerkmale der inneren Struktur von Molekülen. Die stabilste Form ist rhombisch. Kristalle dieser Art von Schwefelallotropie werden als Rhomboid bezeichnet. Jeder von ihnen besteht aus kronenförmigen Molekülen, von denen jedes 8 Atome enthält. In Bezug auf die physikalischen Eigenschaften ist rhombischer Schwefel ein gelber Feststoff. Sie löst sich nicht nur nicht in Wasser auf, sondern wird auch nicht davon benetzt. Wärme und elektrische Leitfähigkeit sind sehr gering.
Die Struktur von monoklinem Schwefel wird vorgestelltein Parallelepiped mit abgeschrägten Ecken. Optisch ähnelt diese Substanz dunkelgelben Nadeln. Wird Schwefel geschmolzen und dann in kaltes Wasser gelegt, entsteht eine neue Modifikation davon. Seine ursprüngliche Struktur zerfällt in Polymerketten unterschiedlicher Länge. So entsteht plastischer Schwefel - eine gummiartige braune Masse.
Phosphormodifikationen
Wissenschaftler zählen 11 Arten von Phosphor.Seine Allotropie wurde fast zufällig entdeckt, ebenso wie die Substanz selbst. Auf der Suche nach dem Stein der Weisen erhielt der Alchemist Brand durch die Verdunstung von Urin eine leuchtende Trockensubstanz. Es war weißer Phosphor. Diese Substanz zeichnet sich durch eine hohe chemische Aktivität aus. Es reicht aus, die Temperatur auf 40 Grad zu erhöhen, damit weißer Phosphor mit Sauerstoff reagiert und sich entzündet.
Bei Phosphor ist die Ursache der Allotropie eine Veränderung desStruktur des Kristallgitters. Sie kann nur unter bestimmten Bedingungen geändert werden. Somit wird durch Erhöhung des Drucks und der Temperatur in einer Kohlendioxidatmosphäre roter Phosphor erhalten. Chemisch ist es weniger aktiv, daher leuchtet es nicht. Beim Erhitzen verwandelt es sich in Dampf. Wir sehen dies jedes Mal, wenn wir regelmäßige Streichhölzer anzünden. Die Gitteroberfläche enthält roten Phosphor.
Allotropie ist also die Existenz von einemein chemisches Element in Form mehrerer einfacher Substanzen. Am häufigsten bei Nichtmetallen zu finden. Als Hauptgründe für dieses Phänomen werden eine unterschiedliche Anzahl von Atomen, die ein Molekül einer Substanz bilden, sowie eine Änderung der Konfiguration des Kristallgitters angesehen.
