Qu'est-ce que l'allotropie? Allotropie du carbone, chimie

Les causes de divers composés organiques -la capacité des atomes de carbone à former différentes chaînes et cycles, se connectant les uns aux autres. C'est le phénomène de l'isomérie. Et quelle est la raison de la variété des substances inorganiques simples? Il s'avère que cette question peut être résolue en considérant ce qu'est l'allotropie. C'est avec ce phénomène naturel dans le monde des éléments chimiques que l'existence de diverses formes de composés simples est associée.

Qu'est-ce que l'allotropie?

Vous pouvez répondre à cette question de cette manière. Ce phénomène est l'existence du même élément chimique sous la forme de plusieurs substances simples. Autrement dit, si les cellules du tableau périodique 118, cela ne signifie pas qu'il y a autant d'atomes dans la nature des atomes. Chacun des éléments (presque tous) a une ou plusieurs variétés, ou des modifications allotropiques.

Quelle est la différence entre de telles substances? Les raisons de ce phénomène sont les deux principales:

• nombre différent d'atomes dans la molécule (allotropie de la composition);
• structure inégale du réseau cristallin (allotropie de forme).

Ce concept est souvent associé au termepolymorphisme. Cependant, il y a une différence entre eux. Qu'est-ce que l'allotropie? C'est une modification de l'élément chimique dans différentes substances simples, quel que soit l'état de son état global. Alors que le polymorphisme est un concept applicable uniquement aux substances cristallines solides.

Diverses modifications allotropiques de composésil est d'usage d'utiliser des lettres latines avant leur nom. Alpha est toujours placé avant la forme qui a le point de fusion minimum, le point d'ébullition. Continuez dans l'ordre alphabétique et augmentez les indicateurs en conséquence.

Malgré le fait que l'élément chimique à la baseles substances simples sont les mêmes, les propriétés des modifications diffèrent significativement les unes des autres, aussi bien physiques que chimiques. Les formes allotropiques les plus facilement formables:

• non-métaux (sauf les halogènes et les gaz inertes);
• demi-mètres.

L'allotropie des métaux a été la moins étudiée depuisils font de telles modifications à contrecoeur et pas tous. Au total, plus de 400 formes différentes de substances simples sont connues à ce jour. Plus les degrés d'oxydation sont caractéristiques pour un élément, plus le nombre de modifications allotropiques connues est élevé.

Modifications du carbone

L'allotropie du carbone est la plus couranteet un exemple vivant illustrant le phénomène considéré. Après tout, cet élément est capable de former plusieurs types de composés, différant dans la structure du réseau cristallin. Les substances simples résultantes sont si polaires dans leurs propriétés qu'il reste à s'étonner des solutions de la nature.

Ainsi, l'allotropie du carbone comprend les modifications suivantes.

1. Quelle est l'allotropie du carbone peut être tracée etsur sa forme suivante, radicalement différente de la précédente. C'est du graphite. Substance très douce qui peut facilement se décoller et laisser une trace caractéristique sur le papier. Par conséquent, il est utilisé pour la fabrication de feuillets de crayons simples. La structure de cette forme est hexagonale. Les liens entre les intercalaires sont faibles, facilement déchirés, la densité de la matière est faible. Graphite utilisé pour la production de diamants synthétiques, en tant que lubrifiant solide, pour la fabrication d'électrodes, en tant que charge de matières plastiques, ainsi que dans les réacteurs nucléaires.
2. Fullerenes sont encore une autre preuve queil y a une allotropie. La chimie de ces composés est similaire à celle des hydrocarbures aromatiques. Après tout, leur structure est représentée par des polyèdres convexes fermés ressemblant à un ballon de football. Les fullerènes sont utilisés dans l'ingénierie comme semi-conducteurs, pour la production de composés supraconducteurs, comme les photorésist et ainsi de suite.
3. Lonsdaleite et ceraffite - deux plus cristallinsmodifications allotropiques du carbone. Ils ont été découverts relativement récemment. Par les propriétés sont très similaires au diamant, en l'absence d'impuretés peuvent être même plusieurs fois plus difficile.
4. Le charbon et la suie sont des substances allotropes amorphes. Utilisé comme carburant, lubrifiants, dans les filtres et ainsi de suite. Par contenu dans la nature, la plus commune de toutes les modifications du carbone.

Diamond

Le plus dur de tous connu pour aujourd'huisubstances, estimé à 10 points sur l'échelle de Mohs. La forme cristalline du carbone, dont la structure a la forme de formations tétraédriques correctement connectées les unes aux autres.

Un diamant est capable de disperser la lumière très bien,vous permet de l'utiliser comme un bijou (diamants). En raison de son extrême dureté, il est utilisé pour la coupe et la soudure, le perçage, le polissage et le meulage. À ce jour, la production de diamants artificiels utilisés dans l'industrie a été établie.

D'autres variétés

Il existe également plusieurs variétés de cet élément:

• des nanotubes;
• nanopénie;
• des astrologues;
• nanofibre;
• carbone vitreux;
• les graphènes;
• la carabine;
• nano-rouleaux.

Formes non confirmées, mais supposées d'existence de composés carbonés simples: chaot, carbone métallique et dioxyde de carbone.

Allotropie de l'oxygène

Ce non-métal forme deux substances simples:

• oxygène gazeux (dans des conditions normales), dont la formule est O₂;
• l'ozone gazeux, reflet empirique de la composition de₃.

De toute évidence, voici la raison principaleexistence de modifications - la composition de la molécule. L'oxygène ordinaire est la base de la vie de tous les êtres vivants (à l'exception des bactéries anaérobies). Il participe activement aux échanges gazeux, source d'énergie pour tous les processus de la vie. Chimiquement, c'est un oxydant, à travers lequel de nombreuses réactions sont effectuées.

L'ozone est formé dans la nature ou spécialinstallations de laboratoire d'ozoneurs à partir d'oxygène de l'air sous l'influence d'une forte décharge d'électricité. Dans des conditions naturelles, c'est la foudre. En faibles concentrations dispersées, il dégage une agréable odeur de fraîcheur (après un orage, il est toujours ressenti dans l'air). C'est un oxydant très fort, un agent de blanchiment, chimiquement actif.

Modifications du phosphore

L'allotropie de l'oxygène est similaire à celle du phosphore. Il a également environ 11 modifications différentes, différant dans le nombre d'atomes dans la molécule, et par conséquent, la liaison chimique et les propriétés. Il y a trois formes stables et le reste, dans la nature, pratiquement inexistant et en décomposition.

1. Phosphore blanc. La formule de son P₄. Une substance qui ressemble à une paraffine molle de couleur blanche ou légèrement jaunâtre. Facilement fond, passant dans un gaz toxique.
2. Le phosphore rouge est une masse pâteuse avec une odeur désagréable. Formule - P_n. C'est une structure de polymère.
3. Le phosphore noir est une masse graisseuse au toucher, qui est noire et complètement insoluble dans l'eau.

Modifications des métaux

Quelle est l'allotropie des métaux, vous pouvez apprendre de l'exemple du fer. Il existe sous la forme:

• alpha;
• beta-;
• gamma;
• sigma-forme.

Chacun diffère de la structure précédente du réseau cristallin et, par conséquent, des propriétés. Par exemple, la forme alpha est ferromagnétique et le beta-paramagnet.

En général, à partir de tous les métaux connus, les modifications allotropiques ne forment que 27 éléments chimiques.

Allotrope d'étain

Fait intéressant, la forme alpha est griseUne poudre qui existe seulement à basse température. La forme bêta, au contraire, est en métal, blanc argenté, mou et plastique. Il existe à des températures élevées - jusqu'à 161 ^oC. Une forme passe facilement dans l'autre dans des conditions naturelles, s'il y a une différence de gradient.