Аллотропия это какое свойство
Химия изучает свойства и строение простых веществ. В большинстве своем они остаются неизменными в любых ситуациях. Однако есть ряд элементов, способных менять свои свойства в различных своих состояниях. Такое явление называется аллотропией. Знание о поведении элементов, подверженных аллотропии, расширяет понимание устройства мира и поведения в нем веществ и элементов.
Определение
Аллотропия – это возможность элемента трансформироваться в другой. В некоторых случаях даже в два или три. Если переводить название термина с греческого языка, то аллотропия – это “другое свойство”. То есть буквальный перевод раскрывает сущность явления.
Виды аллотропии
Аллотропия, свойственная некоторым веществам, условно делится на два вида – по составу и по строению. В первом случае различно число атомов в молекуле. Во втором – строение кристаллической решетки.
В химии аллотропия – это изменение вещества независимо от того, жидкое оно, твердое или газообразное. Единственное отступление от терминологии появляется в работе с твердыми веществами, их строение сложнее, для их трансформации используется слово “полиморфизм”, в переводе с греческого означающее “многообразный”.
Каким веществам свойственна аллотропия
Не все вещества способны преобразоваться из сложных в простые даже под действием температур или других воздействий. Это может происходить только с теми из них, у которых есть способность к образованию гомоцепных структур или хорошо окисляющихся. Именно поэтому аллотропия веществ свойственна неметаллам. Хотя справедливости ради следует сказать, что есть металлы, способные преобразовываться в простые элементы, но это, скорее, полуметаллы.
Примеры аллотропии
Для понимания процесса существует ряд примеров преобразования вещества, причем оно бывает обратимым и необратимым. То есть вещество может после воздействия на него температуры или давления вернуться к первоначальному состоянию. Но бывает так, что оно остается в видоизмененном состоянии. Например, ромбическая сера – при нагревании ее до температуры 95,5 градуса по Цельсию она преобразуется в моноклинную форму. При снижении температуры до 95,5 градуса наступает обратное преобразование – из моноклинной формы в ромбическую.
Другой пример аллотропии – это изменение белого фосфора в черный. В данном случае для проведения преобразования требуется температура в 200 градусов по Цельсию и давление в 1,25 г Па. При воздействии тех же температур и давления на преобразованный черный фосфор он не сможет вернуться к первоначальному состоянию.
Как уже упоминалось, явление аллотропии свойственно и некоторым металлам. Но из-за сложности их структуры переходы из одного в другое состояние могут чередоваться. Например, в нормальных условиях белое олово является пластичным металлом, но при нагревании его при температуре 173 градуса по Цельсию оно перестраивает свою кристаллическую решетку до очень хрупкого состояния, а при снижении температуры до 13 градусов кристаллическая решетка принимает вид кубической алмазоподобной и делает вещество порошкообразным.
Модификации неметаллов
Самыми яркими и многообразными физическими свойствами аллотропии обладает углерод. Он способен перерождаться в самое большое количество аллотропных форм, причем с различными не только свойствами, но и строением кристаллической решетки. Взять, например, графит и алмаз. Формы одного вещества, но с разными строениями кристаллических решеток – графит чуть плотнее порошка, а алмаз – самое крепкое вещество на земле. И это уже не говоря об углеродных нанотрубках, лонсдейлите, фуллерене, карбине и других формах углерода.
Аллотропия характерна для серы. В нормальных условиях структура вещества моноклинная, а под воздействием температур может преобразоваться в пластическую и следом за этим в ромбовидную.
Фосфор способен изменяться в 11 форм. Причем 3 из них – белый, черный, красный – даже встречаются в природе, остальные можно получить искусственным путем. Отличается одна форма вещества от другой количеством атомов в молекуле. Различными цветами в химии представлен селен. Он также бывает серный, черный и красный.
Очень известная аллотропия – это кислород. Он видоизменяется до озона под действием температуры или электрического тока. Известный пример природного воздействия – молния. Во время разряда электрического поля кислород превращается в озон.
Модификации полуметаллов
Бор – это полуметалл, встречающийся в природе в аморфной и кристаллической форме. Но у него есть еще 10 известных науке форм.
Аморфным и кристаллическим бывает кремний. Сурьма в четырех формах по своей структуре представляется металлом, и в трех она аморфная, аллотропная.
Как и в случае с фосфором или селеном, мышьяк бывает серый или черный, в зависимости от формы – полимер или неметаллическая структура.
Модификации металлов
Самым широким спектром форм среди металлов обладает железо. В первом виде феррита, с характерной объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой, железо способно существовать в температурных пределах от 0 до 769 градусов по Цельсию. Имеет свойства ферромагнетиков.
Второй тип феррита существует при температурах в диапазоне 769-917 градусов по Цельсию. Отличается объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой. Магнетические свойства проявляет как парамагнетик.
Третий тип железа называется аустенит, характерен гранецентрированной кубической кристаллической решеткой. Способен существовать только при температурах от 917 до 1394 градусов по Цельсию. Магнитных свойств не имеет.
Четвертый тип железа возникает при температурах свыше 1397 градусов по Цельсию. Магнитных свойств не имеет, характерен объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой.
Другой металл, имеющий несколько типов преобразования, – это олово. В аллотропной форме может существовать в виде порошка с кристаллической решеткой, подобной алмазной. Это так называемое серое олово. Есть и более привычная форма металла – белое олово. Оно встречается в виде пластичного метала серебряного цвета. Третья форма характерна тугоплавкостью, так как обладает ромбической кристаллической решеткой, называется она гамма-оловом.
Заключение
Все металлы, полуметаллы и неметаллы различных аллотропных типов с характерным строением кристаллических решеток, массой, количеством и зарядом протонов и нейтронов могут встречаться в природе в чистом, натуральном виде или получаются только в лаборатории. В обычных условиях они не сохраняют своей стабильности. Все это говорит о многообразии химических элементов и перспективах открытий новых доселе неизвестных науке форм и типов веществ. Такие исследования ведут к развитию всех отраслей жизнедеятельности человека.
Источник
Рекомендователь тебе
29 мая 2019 · 5,2 K
По образованию – эколог, по работе – программист, по призванию – путешественник…
Аллотропией называют существование двух и более простых веществ одного и того же химического элемента. Наиболее яркий и известный пример аллотропии – это аллотропы углерода, например алмаз и графит. Алмаз и графит – разные вещества с разными свойствами, однако они оба целиком состоят из углерода, разница заключается лишь в структуре кристаллической решетки (расположении молекул).
Аллотропия это образование нескольких веществ из одного элемента, аллотропные формы отличаются от своих молекул О, О2, О3. Самопроизвольное превращение одной аллотропной формы в другую представляет собой переход от структуры с более высокой внутренней энергией к структуре с меньшей внутренней энергией. В зависимости от температуры среды они… Читать далее
Почему углерод имеет множество аллотропных модификаций?
Кандидат в муниципальные депутаты Восточного Измайлово, программист, Москва
Это связано с тем, что он четырёхвалентен (это довольно много) и может образовывать цепочки атомов одного типа. Элементы с близкими свойствами (например: фосфор, сера, бор) тоже имеют большое количество аллотропных модификаций
Что такое аллотропные модификации углерода?
Аллотропные модификации – это различные _простые_ _вещества_, состоящие из _одного_ и того же элемента. У углерода их много, некоторые были открыты совсем недавно. Так, если атомы углерода образуют регулярную трёхмерную решётку, то получится алмаз. Если будут уложены шестиугольниками на плоскости – графит. Если этот “лист” графита свернуть в трубочку – углеродная нанотрубка. А если попробовать собрать из них сферу, похожую по рисунку на футбольный мяч, то получится один из фуллеренов.
Что такое олицетворение ?
Олицетворение — это литературный прием перенесения свойств и качеств человека на неодушевлённые предметы и отвлеченные понятия.
Например: снег идет, ласковый дождь, компьютер ожил, гитара поет, и т.д.
Бывают и авторские олицетворения. Например:
Утешится безмолвная печаль,
И резвая задумается радость.
(А.С. Пушкин)
Олицетворение – это всегда перенос качества с живого на неживое.
Какие металлы относятся к драгоценным?
Engineer – programmer ⚡⚡ Разбираюсь в компьютерах, технике, электронике, интернете и… · zen.yandex.ru/gruber
Драгоценные металлы — это металлы, чья стоимость существенно выше стоимости других металлов из-за сложности их добычи или малого количества.
К драгоценным металлам относятся следующие:
- Золото;
- Серебро;
- Платина;
- Палладий.
- Иридий
- Родий;
- Осмий;
- Рутений.
Прочитать ещё 3 ответа
Как верующие относятся к показанному богатству попов? Почему возмущаются только атеисты?
интегральная политическая теория; космизм; диалектика
К показному богатству верующие относятся конечно с насмешкой. Нет веры попу́, который настолько грешен, что даже гордится своим богатством – это же со стороны сразу видно, и от ока верующего это не скроется.
Правда где такие попы́ водятся – это наверное специальные корреспонденты их находят и пиарят, потому что в жизни попы́ как правило скромны. Даже чаще спесивы и высокомерны, но чтоб материальным кичится – это реально редкость и скандал сразу.
А может быть, “показное” имеется в виду, что не они сами напоказ его, а “оппозиционные каналы” очень любят его показывать? Тогда понятно. И эти же самые каналы чаще всего по совместительству ещё и “атеистические”. А ещё они любят нападать на патриарха Кирилла – вот тут уж разве что от бессилия, потому что Кирилл нормальный патриарх, и даже крутой, по нынешним меркам. А про якобы его богатство или гордость – если немного разобраться, всё оказывается клеветой мелких людей.
Прочитать ещё 47 ответов
Источник
Листаю фотографии с лицами моих учеников. Сколько их, таких родных и любимых, стали докторами и сегодня спасают наши жизни. Тепло на сердце от мысли, что в каждом из них осталась и частица моей души. Задержала внимание на фото белокурой девочки, веселой и озорной непоседы. Юля Кучеренко – лучик солнца, выдумщица, быстро увлеклась решением задач по химии, разбирая их с особым азартом. Ее фраза “Даешь Белавина устно!” стала крылатой. Юля успевала везде – школа, репетитор по русскому языку, репетитор по химии и биологии, репетитор по английскому языку, конный спорт, любимая собака. Вечером, после занятий, она звонила маме с вопросом: “Мамуля, ты не забыла выпить лекарство?”. Вот как описывала Юля Кучеренко нашу работу:
Валентина Георгиевна Богунова – лучший преподаватель в моей жизни! Объясню почему. В школе обучали плохо. Много читала и разбиралась сама, потому как знала – хочу стать врачом, и такие предметы, как биология и химия, мне крайне необходимы. За один учебный год Валентина Георгиевна разложила мне все знания “по полочкам”. Все, что я знаю по этим предметам, это только благодаря моему любимому Учителю – Валентине Георгиевне! На ее занятиях было настолько интересно, что нам не хотелось уходить! Она – преподаватель, который действительно умеет слушать! Который объяснит, если ты что-то не понял, причем столько раз, сколько нужно тебе, пока не поймешь. Если бы не она, то я бы не поступила в медицинский. Плюс я обрела хороших друзей, с которыми мы до сих пор общаемся! Огромное ей спасибо! Никогда не забуду её!!!
Как сложилась судьба Юли Кучеренко, я раскажу в конце статьи, а пока пора продолжить наши занятия по химии.
Вещество
Вещество – это однородный вид материи, каждая частица которого обладает одинаковыми физическими свойствами: агрегатное состояние, цвет, плотность, температура плавления и кипения, тепло- и электропроводность. Единичная частица вещества (молекула или атом) обладает химическими свойствами и может превращаться в другие вещества.
Простое вещество
Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента (азот, кислород, водород, сера, медь, ртуть, железо и др.)
NB! Простые вещества, молекулы которых состоят из двух атомов:
1) Все простые газы (H2, O2, N2 и др.), кроме благородных газов (VIIIA-группа: He, Ne, Ar, Kr и др.)
2) Все галогены (F2, Cl2, Br2, I2)
Чем понятие “простое вещество” отличается от понятия “химический элемент”?
Вещество можно “пощупать” нашими органами чувств или с помощью приборов, поскольку оно обладает физическими свойствами. Так, простое вещество азот – бесцветный газ, без вкуса и запаха, абсолютно безвреден, немного легче воздуха, мало растворим в воде, температура плавления -210 °С, температура кипения -196 °С. Газообразный азот состоит из двухатомных молекул, между атомами в молекуле – тройная связь, поэтому молекула азота очень прочная, энергия химической связи составляет 945 кДж/моль.
Химический элемент – вид атомов с определенным зарядом ядра. Это абстрактное понятие, не обладающее физическими свойствами. Так, химический элемент азот находится во втором периоде, пятой группы главной подгруппы, порядковый номер – 7, относительная атомная масса Ar – 14,008. Атом азота имеет 7 электронов, из них 5 на внешнем уровне (5 валентных электронов). Азот – один из самых электроотрицательных элементов (3,04 по шкале Полинга), уступает только хлору (3.16), кислороду (3,44) и фтору (3,98).
Аллотропия
Один и тот же элемент может образовывать разные простые вещества. Это явление называется аллотропией. Различные простые вещества, состоящие из атомов одного элемента, называются аллотропными модификациями.
Явление аллотропии может быть вызвано двумя причинами:
1. Разным числом атомов в молекуле
Молекула фосфора в газообразном состоянии состоит из четырех атомов (Р4), а при температуре выше 1400°С – из двух атомов (Р2).
Кислород имеет две аллотропные модификации — кислород О2 и озон О3.
2. Образованием различных кристаллических форм.
Фосфор образует несколько аллотропных модификаций – белый, черный и красный фосфор, структура, физические свойства и химическая активность которых сильно отличаются.
Углерод образует четыре аллотропные модификации – алмаз, графит, карбин и фуллерен.
NB! Аллотропные модификации имеют одинаковые химические свойства, но отличаются химической активностью.
Сложное вещество
Сложные вещества состоят из атомов разных химических элементов. Например, в состав воды Н2О входят атомы элементов водорода и кислорода.
Выполняю обещание. Итак, кем же стала моя ученица Юля Кучеренко? Сегодня Юля Чаплина (Кучеренко) – преуспевающая бизнес-леди с тремя высшими образованиями. Она замужем, является соучредителем замечательного хозяйства “Ферма Кулачево”, производящего экологически чистую и очень вкусную продукцию, которая пользуется огромным спросом.
Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии https://repetitor-him.ru. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Звоните мне +7(903) 186-74-55. Приходите ко мне на курс, на Мастер-классы “Решение задач по химии” – и вы сдадите ЕГЭ с высочайшими баллами, и станете студентом престижного ВУЗа!
PS! Если вы не можете со мной связаться из-за большого количества звонков от моих читателей, пишите мне в личку ВКонтакте, или на Facebook. Я обязательно отвечу вам.
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
Источник
Среди металлов, которые встречаются в природе в больших количествах (до U, без Tc и Pm), 28 имеют аллотропные формы при атмосферном давлении: Li, Be, Na, Ca, Sc, Ti, Mn, Fe, Co, Sr, Y, Zr, Sn, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Yb, Hf, Tl, Th, Pa, U. Также важны аллотропные формы ряда металлов, образующиеся при их технологической обработке: Ti при 882˚C, Fe при 912˚C и 1394˚C, Co при 422˚C, Zr при 863˚C, Sn при 13˚C и U при 668˚C и 776˚C.
| Элемент | Аллотропные модификации |
|---|---|
| Олово: | Олово существует в трех аллотропных модификациях. Серое олово (α-Sn) мелкокристаллический порошок, полупроводник, имеющий алмазоподобную кристаллическую решётку, существует при температуре ниже 13,2 °С. Белое олово (β-Sn) – пластичный серебристый металл, устойчивый в интервале температур 13,2—161 °С. Высокотемпературное гамма-олово (γ-Sn), имеющее ромбическую структуру, отличается высокой плотностью и хрупкостью, устойчиво между 161 и 232 °С (температура плавления чистого олова). |
| Железо: |
Энантиотропные и монотропные переходы
Серое и белое олово
Переход одной аллотропной модификации в другую происходит при изменении температуры или давления (или одновременном воздействии обоих факторов) и связан со скачкообразным изменением свойств вещества. Этот процесс бывает обратимым (энантиотропным) и необратимым (монотропным).
Примером энантиотропного перехода может служить превращение ромбической серы в моноклинную α-S (ромб.) ↔ β-S (монокл.) при 95,6 °C. При обычной температуре стабильной является ромбическая модификация серы, которая при нагревании до 95,6 °С при нормальной давлении переходит в моноклинную форму. Последняя при охлаждении ниже 95,6 °С вновь переходит в ромбическую форму.
К монотропному переходу относится превращение белого фосфора P4 под давление 1,25 ГПа и температуре 200 °C в более стабильную модификацию — чёрный фосфор. При возвращении к обычным условиям обратный переход не происходит. Переход из нестабильной формы в стабильную в принципе возможен при любой температуре, а обратный — нет, то есть определенная точка перехода отсутствует. Еще один пример — превращение графита в алмаз при давлении 6 ГПа и температуре 1500 °C в присутствии катализатора (никель, хром, железо и другие металлы). В обоих случаях давление способствует превращению, поскольку образуется вещества с более высокой плотностью, чем исходные.
Три известные модификации олова переходят друг в друга различным образом. При обычных условиях устойчиво β-Sn (плаcтичное белое олово) с тетрагональной кристаллической решеткой[2]. Выше 173 °С β-Sn энантиотропно превращается в хрупкую модификацию γ-Sn, а ниже 13,2 °C β-Sn переходит монотропно в порошкообразное α-Sn (серое олово) с кубической решёткой типа алмаза. Этот полиморфный переход происходит с малой скоростью, но резко ускоряется в контакте с серым оловом — плотные куски белого олова рассыпаются в пыль («оловянная чума»). Обратный процесс возможен только путем переплавки.
Примечания
- ↑ Угай Я. А. Общая и неорганическая химия: Учеб. для студентов вузов, обучающихся по направлению и спец. «Химия». — М.: Высш. шк., 1997. — 524 с.: ил.
- ↑ Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — Москва: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 382. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8
См. также
- Изомерия
- Полиморфизм кристаллов
Литература
- Эддисон У. Аллотропия химических элементов. – М.: Мир, 1966. – 207 с.
Ссылки
- Аллотропия // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
Категории:
- Аллотропия
- Простые вещества
Wikimedia Foundation.
2010.
Источник