Dans notre article, vous apprendrez ce qu'est l'allotropie. Ce concept est répandu dans la nature. Par exemple, l'oxygène et l'ozone sont des substances constituées uniquement de l'élément chimique oxygène. Comment est-ce possible? Découvrons-le ensemble.
Définition du concept
L'allotropie est le phénomène de l'existence d'unun élément chimique sous la forme de deux ou plusieurs substances simples. Jens Berzelius, chimiste et minéralogiste suédois, est à juste titre considéré comme son découvreur. L'allotropie est un phénomène qui a beaucoup en commun avec le polymorphisme cristallin. Cela a provoqué un long débat parmi les scientifiques. À l'heure actuelle, ils sont arrivés à la conclusion que le polymorphisme n'est caractéristique que des substances solides simples.
Raisons d'allotropie
Plusieurs substances simples peuvent ne pas se formertous les éléments chimiques. La capacité d'allotropie est due à la structure de l'atome. On la retrouve le plus souvent dans des éléments à valeur variable de l'état d'oxydation. Il s'agit notamment des semi-métaux et non métalliques, des gaz inertes et des halogènes.
L'allotropie peut être causée par plusieursles raisons. Ceux-ci incluent un nombre différent d'atomes, l'ordre de leur connexion dans une molécule, le parallélisme des spins d'électrons et le type de réseau cristallin. Considérez ces types d'allotropie avec des exemples spécifiques.
Oxygène et ozone
Ce type d'allotropie est un exemple de la différencele nombre d'atomes d'un élément chimique détermine les propriétés physiques et chimiques d'une substance. Cela vaut également pour l'effet physiologique sur les organismes vivants. Ainsi, l'oxygène se compose de deux atomes d'oxygène, l'ozone - de trois.
Quelles sont les différences entre ces substances? Les deux sont gazeux. L'oxygène n'a ni couleur, ni goût, ni odeur; il est une fois et demie plus léger que l'ozone. Cette substance est facilement soluble dans l'eau et avec une diminution de la température, la vitesse de ce processus ne fait qu'augmenter. L'oxygène est essentiel à la respiration de tous les organismes. Par conséquent, cette substance est vitale.
L'ozone est bleu. Chacun de nous a ressenti son odeur caractéristique après la pluie. C'est net, mais assez doux. Comparé à l'oxygène, l'ozone est plus actif chimiquement. Quelle est la raison? Lorsque l'ozone se décompose, une molécule d'oxygène et un atome d'oxygène libre se forment. Il entre immédiatement dans une réaction composée, formant de nouvelles substances.
Les propriétés étonnantes du carbone
Et voici le nombre d'atomes dans une molécule de carbonereste toujours inchangé. En même temps, il forme des substances complètement différentes. Les modifications de carbone les plus courantes sont le diamant et le graphite. La première substance est considérée comme la plus dure de la planète. Cette propriété est due au fait que les atomes du diamant sont liés par de fortes liaisons covalentes dans toutes les directions. Ensemble, ils forment un réseau tridimensionnel de tétraèdres.
Dans le graphite, des liaisons fortes ne se forment qu'entreatomes situés dans le plan horizontal. Pour cette raison, il est pratiquement impossible de casser une tige en graphite dans le sens de la longueur. Mais les liaisons qui relient les couches horizontales de carbone les unes aux autres sont très faibles. Par conséquent, chaque fois que nous passons un simple crayon sur le papier, une trace grise reste dessus. C'est la couche de carbone.
Allotropie du soufre
La raison des modifications du soufre est égalementcaractéristiques de la structure interne des molécules. La forme la plus stable est rhombique. Les cristaux de ce type d'allotropie de soufre sont appelés rhomboïdaux. Chacun d'eux est formé de molécules en forme de couronne, dont chacune contient 8 atomes. En termes de propriétés physiques, le soufre rhombique est un solide jaune. Elle non seulement ne se dissout pas dans l'eau, mais n'en est même pas mouillée. La chaleur et la conductivité électrique sont très faibles.
Présentation de la structure du soufre monocliniqueun parallélépipède aux coins biseautés. Visuellement, cette substance ressemble à des aiguilles jaune foncé. Si le soufre est fondu puis placé dans de l'eau froide, sa nouvelle modification se forme. Sa structure originale se décomposera en chaînes polymères de différentes longueurs. C'est ainsi que le soufre plastique est obtenu - une masse brune caoutchouteuse.
Modifications du phosphore
Les scientifiques dénombrent 11 types de phosphore. Son allotropie a été découverte presque par accident, tout comme la substance elle-même. À la recherche de la pierre philosophale, l'alchimiste Brand a obtenu une substance sèche lumineuse à la suite de l'évaporation de l'urine. C'était du phosphore blanc. Cette substance est caractérisée par une activité chimique élevée. Il suffit d'élever la température à 40 degrés pour que le phosphore blanc réagisse avec l'oxygène et s'enflamme.
Pour le phosphore, la cause de l'allotropie est un changement dela structure du réseau cristallin. Il ne peut être modifié que sous certaines conditions. Ainsi, en augmentant la pression et la température dans une atmosphère de dioxyde de carbone, on obtient du phosphore rouge. Chimiquement, il est moins actif, donc il ne brille pas. Lorsqu'il est chauffé, il se transforme en vapeur. Nous voyons cela à chaque fois que nous allumons des matchs réguliers. La surface du réseau contient du phosphore rouge.
Ainsi, l'allotropie est l'existence d'unun élément chimique sous la forme de plusieurs substances simples. Le plus souvent trouvé parmi les non-métaux. Les principales raisons de ce phénomène sont considérées comme un nombre différent d'atomes formant une molécule d'une substance, ainsi qu'un changement dans la configuration du réseau cristallin.
