Аллотропія - це... Поняття, причини та приклади аллотропії

Аллотропія - це... Поняття, причини та приклади аллотропії

Хімія вивчає властивості і будову простих речовин. Здебільшого вони залишаються незмінними в будь-яких ситуаціях. Однак є ряд елементів, здатних змінювати свої властивості в різних своїх станах. Таке явище називається аллотропією. Знання про поведінку елементів, схильних до аллотропії, розширює розуміння пристрою світу і поведінки в ньому речовин і елементів.

Визначення

Аллотропія - це можливість елемента трансформуватися в інший. У деяких випадках навіть у два або три. Якщо перекладати назву терміну з грецької мови, то аллотропія - це "" інша властивість "". Тобто буквальний переклад розкриває сутність явища.

Види аллотропії

Аллотропія, властива деяким речовинам, умовно ділиться на два види - за складом і за будівлею. У першому випадку різне число атомів в молекулі. У другому - будова кристалічної решітки.

У хімії аллотропія - це зміна речовини незалежно від того, рідка вона, тверда чи газоподібна. Єдиний відступ від термінології з 'являється в роботі з твердими речовинами, їх будова складніша, для їх трансформації використовується слово "" поліморфізм "", в перекладі з грецької означає "" різноманітний "".

Яким речовинам властива аллотропія

Не всі речовини здатні перетворюватися зі складних у прості навіть під дією температур або інших впливів. Це може відбуватися тільки з тими з них, у яких є здатність до утворення гомоточних структур або добре окислюються. Саме тому аллотропія речовин властива неметаллам. Хоча справедливості заради слід сказати, що є метали, здатні перетворюватися на прості елементи, але це, швидше, півметали.

Приклади аллотропії

Для розуміння процесу існує ряд прикладів перетворення речовини, причому вона буває зверненою і незворотною. Тобто речовина може після впливу на неї температури або тиску повернутися до початкового стану. Але буває так, що воно залишається у видозміненому стані. Наприклад, ромбічна сірка - при нагріванні її до температури 95,5 градуса за Цельсієм вона перетворюється на моноклінну форму. При зниженні температури до 95,5 градуса настає зворотне перетворення - з моноклінної форми на ромбічну.

Інший приклад аллотропії - це зміна білого фосфору в чорний. В даному випадку для проведення перетворення потрібна температура в 200 градусів за Цельсієм і тиск в 1,25 г Па. При впливі тих же температур і тиску на перетворений чорний фосфор він не зможе повернутися до початкового стану.

Як вже згадувалося, явище аллотропії властиве і деяким металам. Але через складність їх структури переходи з одного в інший стан можуть чергуватися. Наприклад, в нормальних умовах біле олово є пластичним металом, але при нагріванні його при температурі 173 градуси за Цельсієм воно перебудовує свою кристалічну решітку до дуже крихкого стану, а при зниженні температури до 13 градусів кристалічна решітка приймає вид кубічної алмазоподібної і робить речовину порошкоподібною.

Модифікація неметалів

Найяскравішими і різноманітними фізичними властивостями аллотропії володіє вуглець. Він здатний перероджуватися в найбільшу кількість аллотропних форм, причому з різними не тільки властивостями, але і будовою кристалічної решітки. Взяти, наприклад, графіт і алмаз. Форми однієї речовини, але з різними будовами кристалічних решіток - графіт трохи щільніше порошку, а алмаз - найміцніша речовина на землі. І це вже не кажучи про вуглецеві нанотрубки, лонсдейліт, фуллерен, карбін та інші форми вуглецю.

Аллотропія характерна для сірки. В нормальних умовах структура речовини моноклінна, а під впливом температур може перетворюватися на пластичну і слідом за цим на ромбовидну.

Фосфор здатний змінюватися в 11 форм. Причому 3 з них - білий, чорний, червоний - навіть зустрічаються в природі, інші можна отримати штучним шляхом. Відрізняється одна форма речовини від іншої кількістю атомів в молекулі. Різними кольорами в хімії представлений селен. Він також буває сірчаний, чорний і червоний.

Дуже відома аллотропія - це кисень. Він видозмінюється до озону під дією температури або електричного струму. Відомий приклад природного впливу - блискавка. Під час розряду електричного поля кисень перетворюється на озон.

Модифікація напівметалів

Бор - це півметал, що зустрічається в природі в аморфній і кристалічній формі. Але у нього є ще 10 відомих науці форм.

Аморфним і кристалічним буває кремній. Сурьма в чотирьох формах за своєю структурою представляється металом, і в трьох вона аморфна, аллотропна.

Як і у випадку з фосфором або селеном, миш 'як буває сірий або чорний, залежно від форми - полімер або неметалева структура.

Модифікація металів

Найширшим спектром форм серед металів володіє залізо. У першому виді ферриту, з характерною об 'ємно-центрованою кубічною кристалічною решіткою, залізо здатне існувати в температурних межах від 0 до 769 градусів за Цельсієм. Має властивості ферромагнетиків.

Другий тип ферриту існує при температурах в діапазоні 769-917 градусів за Цельсієм. Відрізняється об 'ємно-центрованою кубічною кристалічною решіткою. Магнетичні властивості проявляє як парамагнетик.

Третій тип заліза називається аустеніт, характерний гранецентрованою кубічною кристалічною решіткою. Здатний існувати тільки при температурах від 917 до 1394 градусів за Цельсієм. Магнітних властивостей не має.

Четвертий тип заліза виникає при температурах понад 1397 градусів за Цельсієм. Магнітних властивостей не має, характерний об 'ємно-центрованою кубічною кристалічною решіткою.

Інший метал, що має кілька типів перетворення, - це олово. В аллотропній формі може існувати у вигляді порошку з кристалічною решіткою, подібною до алмазної. Це так зване сіре олово. Є й більш звична форма металу - біле олово. Воно зустрічається у вигляді пластичного металу срібного кольору. Третя форма характерна тугоплавкістю, оскільки володіє ромбічною кристалічною решіткою, називається вона гамма-оловом.

Ув 'язнення

Всі метали, півметали і неметали різних аллотропних типів з характерною будовою кристалічних решіток, масою, кількістю і зарядом протонів і нейтронів можуть зустрічатися в природі в чистому, натуральному вигляді або виходять тільки в лабораторії. У звичайних умовах вони не зберігають своєї стабільності. Все це говорить про різноманіття хімічних елементів і перспективи відкриттів нових досі невідомих науці форм і типів речовин. Такі дослідження ведуть до розвитку всіх галузей життєдіяльності людини.