מתוך המאמר שלנו תוכלו ללמוד מה allotropy.מושג זה נפוץ בטבע. לדוגמה, חמצן ואוזון הם חומרים המכילים רק את החמצן הכימי. איך זה אפשרי? בואו נברר את זה ביחד.
הגדרת קונספט
Alotropy נקרא תופעה של קיומו של אחדיסוד כימי בצורת שני חומרים פשוטים או יותר. המגלה שלו נחשב בצדק כימאי ומינרולוג משוודיה, ינס ברזליוס. Alotropy היא תופעה שיש הרבה במשותף עם פולימורפיזם של גבישים. זה גרם הרבה מחלוקת בקרב מדענים. נכון לעכשיו, הם הגיעו למסקנה כי פולימורפיזם אופייני רק של חומרים פשוטים מוצקים.
גורם לאלטרופיה
יצירת כמה חומרים פשוטים לא יכולכל האלמנטים הכימיים. היכולת allotropy בשל מבנה האטום. לרוב זה נמצא באלמנטים בעלי מידת חמצון משתנה. אלה כוללים חומרים חצי-גנטיים ולא-מתכותיים, גזים אינרטיים והלוגנים.
Allotropy עשוי להיות בשל כמהסיבות. אלה כוללים מספר שונה של אטומים, סדר חיבורם למולקולה, הקבלה של ספיני האלקטרון וסוג הסריג. שקול סוגים אלה של allotropy עם דוגמאות ספציפיות.
חמצן ואוזון
סוג זה של allotropy הוא דוגמה עד כמה שונהמספר האטומים של יסוד כימי אחד קובע את התכונות הפיסיקליות והכימיות של החומר. זה חל גם על ההשפעות הפיזיולוגיות על אורגניזמים חיים. אז, חמצן מורכב משני אטומים של חמצן, אוזון - של שלושה.
מה ההבדל בין חומרים אלה?שניהם גזיים. חמצן אין צבע, טעם וריח, הוא אחד וחצי פעמים קל יותר מאשר האוזון. חומר זה מסיס ביותר במים, וככל שהטמפרטורה יורדת, קצב תהליך זה רק עולה. חמצן הוא הכרחי עבור כל האורגניזמים לנשום. לכן, חומר זה הוא חיוני.
צבע האוזון כחול.את ריחו האופייני הרגיש כל אחד מאיתנו לאחר הגשם. זה עצבני, אבל די מתוק. בהשוואה לחמצן, האוזון פעיל יותר מבחינה כימית. מה הסיבה? כאשר האוזון מתפרק, נוצרת מולקולת חמצן ואטום חמצן חופשי. הוא נכנס מיד לתגובה מורכבת, ויוצר חומרים חדשים.
התכונות המדהימות של פחמן
והנה מספר האטומים במולקולת פחמןתמיד נשאר אותו הדבר. במקביל, הוא יוצר חומרים שונים לחלוטין. השינויים הנפוצים ביותר בפחמן הם יהלום וגרפיט. החומר הראשון נחשב לקשה ביותר על פני כדור הארץ. תכונה זו נובעת מהעובדה שהאטומים ביהלום קשורים בקשרים קוולנטיים חזקים לכל הכיוונים. יחד, הם יוצרים רשת תלת מימדית של טטרהדרונים.
בגרפיט נוצרים קשרים חזקים רק ביניהםאטומים הממוקמים במישור האופקי. מסיבה זו, זה כמעט בלתי אפשרי לשבור את מוט הגרפיט לאורכו. אבל הקשרים המחברים את השכבות האופקיות של הפחמן זו לזו, חלשים מאוד. לכן, בכל פעם שאנו מריצים עיפרון פשוט על הנייר, נשאר עליו עקבות אפור. זוהי שכבת הפחמן.
אלוטרופיה של גופרית
הסיבה לשינויים בגופרית היא גםתכונות של המבנה הפנימי של מולקולות. הצורה היציבה ביותר היא מעוין. גבישים מסוג זה של אלוטרופיה של גופרית נקראים rhomboidal. כל אחת מהן נוצרת על ידי מולקולות בצורת כתר, שכל אחת מהן מכילה 8 אטומים. מבחינת תכונות פיזיקליות, גופרית מעוינת היא מוצק צהוב. היא לא רק שאינה מתמוססת במים, אלא אפילו לא נרטבת מזה. מוליכות החום והחשמל נמוכה מאוד.
המבנה של גופרית מונוקלינית מוצגמקבילית עם פינות משופעות. מבחינה ויזואלית, חומר זה דומה למחטים צהובות כהות. אם גופרית נמסה ואז שמה למים קרים, השינוי החדש שלה נוצר. המבנה המקורי שלו יתפרק לשרשראות פולימריות באורכים שונים. כך מתקבלת גופרית פלסטית - מסה חומה גומי.
שינויים בזרחן
מדענים סופרים 11 סוגים של זרחן.האלוטרופיה שלו התגלתה כמעט במקרה, וכך גם החומר עצמו. בחיפוש אחר אבן החכמים השיג האלכימאי ברנד חומר יבש זוהר כתוצאה מאידוי השתן. זה היה זרחן לבן. חומר זה מאופיין בפעילות כימית גבוהה. מספיק להעלות את הטמפרטורה ל-40 מעלות כדי שזרחן לבן יגיב עם חמצן ויתלקח.
עבור זרחן, הסיבה לאלוטרופיה היא שינוי במבנה סריג הגביש. ניתן לשנות אותו רק בתנאים מסוימים. כך, על ידי הגדלת הלחץ והטמפרטורה באווירה של פחמן דו חמצני, מתקבל זרחן אדום. מבחינה כימית הוא פחות פעיל ולכן אינו זוהר. כאשר הוא מחומם, הוא הופך לאדים. אנחנו רואים את זה בכל פעם שאנחנו מדליקים גפרורים קבועים. משטח הסורג מכיל זרחן אדום.
אז, אלוטרופיה היא קיומו של אחדיסוד כימי בצורת מספר חומרים פשוטים. לרוב נמצא בין לא-מתכות. הסיבות העיקריות לתופעה זו נחשבות למספר שונה של אטומים היוצרים מולקולה של חומר, כמו גם שינוי בתצורה של סריג הגביש.
