Z nášho článku sa dozviete, čo je to alotropia. Tento koncept je v prírode rozšírený. Napríklad kyslík a ozón sú látky, ktoré pozostávajú iba z chemického prvku kyslík. Ako je to možné? Poďme na to spolu.
Definícia pojmu
Alotropia je fenomén existencie jedného chemického prvku vo forme dvoch alebo viacerých jednoduchých látok. Za jeho objaviteľa sa považuje Jens Berzelius, chemik a mineralóg zo Švédska. Alotropia je fenomén, ktorý má veľa spoločného s kryštálovým polymorfizmom. To vyvolalo medzi vedcami dlhú diskusiu. V súčasnosti dospeli k záveru, že polymorfizmus je charakteristický len pre tuhé jednoduché látky.
Príčiny alotropie
Nie všetky chemické prvky môžu tvoriť niekoľko jednoduchých látok. Schopnosť alotropie je spôsobená štruktúrou atómu. Najčastejšie sa vyskytuje v prvkoch, ktoré majú premenlivú hodnotu oxidačného stavu. Patria sem polo- a nekovy, inertné plyny a halogény.
Alotropia môže byť spôsobená niekoľkými dôvodmi. Patria sem rôzny počet atómov, poradie ich spojenia do molekuly, paralelnosť spinov elektrónov, typkryštálová mriežka. Pozrime sa na tieto typy alotropie pomocou konkrétnych príkladov.
Kyslík a ozón
Tento typ alotropie je príkladom toho, ako rozdielny počet atómov jedného chemického prvku určuje fyzikálne a chemické vlastnosti látky. To platí aj pre fyziologický vplyv na živé organizmy. Kyslík sa teda skladá z dvoch atómov kyslíka, ozón - z troch.
Aký je rozdiel medzi týmito látkami? Oba sú plynné. Kyslík nemá farbu, chuť ani vôňu, je jeden a pol krát ľahší ako ozón. Táto látka je vysoko rozpustná vo vode a s klesajúcou teplotou sa rýchlosť tohto procesu len zvyšuje. Kyslík potrebujú všetky organizmy na dýchanie. Preto je táto látka životne dôležitá.
Ozón je modrý. Každý z nás cítil jeho charakteristickú vôňu po daždi. Je to drsné, ale celkom príjemné. V porovnaní s kyslíkom je ozón reaktívnejší. Aky je dôvod? Pri rozklade ozónu vzniká molekula kyslíka a voľný atóm kyslíka. Okamžite vstupuje do zložených reakcií a vytvára nové látky.
Úžasné vlastnosti uhlíka
Počet atómov v molekule uhlíka však zostáva vždy rovnaký. Zároveň tvorí úplne iné látky. Najbežnejšie modifikácie uhlíka sú diamant a grafit. Prvá látka je považovaná za najtvrdšiu na planéte. Táto vlastnosť je spôsobená skutočnosťou, že atómy v diamante sú viazané silnými kovalentnými väzbami vo všetkých smeroch. Spolu tvoria trojrozmernú sieť štvorstenov.
V grafite sa silné väzby vytvárajú iba medzi atómami umiestnenými v horizontálnej rovine. Z tohto dôvodu je takmer nemožné zlomiť grafitovú tyč pozdĺžne. Ale väzby, ktoré spájajú horizontálne vrstvy uhlíka medzi sebou, sú veľmi slabé. Preto zakaždým, keď na papier nakreslíme jednoduchú ceruzku, zostane na nej šedá značka. Toto je vrstva uhlíka.
Alotropia síry
Dôvod modifikácie síry spočíva aj vo vlastnostiach vnútornej štruktúry molekúl. Najstabilnejší tvar je kosoštvorcový. Kryštály tohto typu sírovej alotropie sa nazývajú kosoštvorcové. Každá z nich je tvorená molekulami v tvare koruny, z ktorých každá obsahuje 8 atómov. Podľa fyzikálnych vlastností je kosoštvorcová síra žltá pevná látka. Vo vode sa nielenže nerozpúšťa, ale ani sa ňou nezmáča. Tepelná a elektrická vodivosť sú veľmi nízke.
Štruktúru jednoklonnej síry predstavuje rovnobežnosten so šikmými rohmi. Vizuálne táto látka pripomína tmavožlté ihly. Ak sa síra roztopí a potom vloží do studenej vody, vytvorí sa jej nová modifikácia. Jeho pôvodná štruktúra sa rozpadne na polymérne reťazce rôznych dĺžok. Takto sa získava plastická síra - hnedá gumovitá hmota.
Úpravy fosforu
Vedci majú 11 druhov fosforu. Jeho alotropia bola objavená takmer náhodou, rovnako ako táto látka samotná. Pri hľadaní kameňa mudrcov dostal alchymista Brand svietidlosušina vznikajúca pri odparovaní moču. Bol to biely fosfor. Táto látka sa vyznačuje vysokou chemickou aktivitou. Stačí zvýšiť teplotu na 40 stupňov, aby biely fosfor reagoval s kyslíkom a vznietil sa.
V prípade fosforu je príčinou alotropie zmena štruktúry kryštálovej mriežky. Dá sa zmeniť len za určitých podmienok. Takže zvýšením tlaku a teploty v atmosfére oxidu uhličitého sa získa červený fosfor. Chemicky je menej aktívny, preto sa nevyznačuje luminiscenciou. Pri zahrievaní sa mení na paru. Vidíme to zakaždým, keď zapálime bežné zápasy. Povrch mriežky obsahuje iba červený fosfor.
Alotropia je teda existencia jedného chemického prvku vo forme niekoľkých jednoduchých látok. Najčastejšie sa vyskytuje medzi nekovmi. Za hlavné dôvody tohto javu sa považuje odlišný počet atómov, ktoré tvoria molekulu látky, ako aj zmena konfigurácie kryštálovej mriežky.
