Визначення поняття
Аллотропией називають явище існування одного хімічного елемента у вигляді двох або більше простих речовин. Його відкривачем по праву вважається хімік і мінеролог зі Швеції Йенс Берцеліус. Алотропія - явище, яке має багато спільного з поліморфізмом кристалів. Це викликало довгі суперечки серед вчених. В даний час вони прийшли до думку, що поліморфізм характерний тільки для твердих простих речовин.Причини аллотропии
Утворювати кілька простих речовин, можуть не всі хімічні елементи. Здатність до аллотропии обумовлена будовою атома. Найчастіше вона зустрічається у елементів, що мають змінну значення ступеня окислення. До них відносяться підлозі - і неметали, інертні гази і галогени. Алотропія може бути обумовлена декількома причинами. До них відноситься різна кількість атомів, порядок їх об'єднання в молекулу, паралельність спінів електронів, тип кристалічної решітки. Розглянемо дані види аллотропии на конкретних прикладах.
Кисень і озон
Даний вид аллотропии - приклад того, як різна кількість атомів одного хімічного елемента визначає фізичні та хімічні властивості речовини. Це стосується і фізіологічного впливу на живі організми. Так, кисень складається з двох атомів оксигена, озон - з трьох. У чому ж відмінності цих речовин? Обидва вони газообразни. Кисень не має кольору, смаку та запаху, він в півтора рази легше озону. Ця речовина добре розчиняється у воді, причому з пониженням температури швидкість цього процесу тільки збільшується. Кисень необхідний всім організмам для дихання. Тому ця речовина є життєво важливим.Озон має блакитний колір. Його характерний запах відчував кожен з нас після дощу. Він різкий, але досить приємний. Порівняно з киснем, озон більш хімічно активний. У чому ж причина? При розкладі озону утвориться молекула кисню і вільний атом оксигена. Він тут же вступає в реакції сполучення, утворюючи нові речовини.
Дивовижні властивості вуглецю
А ось кількість атомів вуглецю в молекулі завжди залишається незмінним. При цьому він утворює абсолютно різні речовини. Найпоширенішими модифікаціями вуглецю є алмаз і графіт. Перша речовина вважається самим твердим на планеті. Ця властивість обумовлена тим, що атоми в алмазі пов'язані міцними ковалентними зв'язками по всіх напрямах. В сукупності вони утворюють тривимірну мережу з тетраедрів.
Алотропія сірки
Причина модифікацій сірки також полягає в особливостях внутрішньої структури молекул. Найстійкішою формою є ромбічна. Кристали цього виду аллотропии сірки називають ромбоидальними. Кожен з них утворено коронообразними молекулами, до складу кожної з якої входить 8 атомів. По фізичним властивостям ромбічна сірка є твердою речовиною жовтого кольору. Вона не тільки не розчиняється у воді, але навіть не змочується нею. Показники тепло - і електропровідності дуже низькі.
Модифікації фосфору
Вчені налічують 11 видів фосфору. Його алотропія була відкрита практично випадково, як і саму цю речовину. У пошуках філософського каменя алхімік Бранд отримав світиться суху субстанцію в результаті випарювання сечі. Це був білий фосфор. Дана речовина характеризується великою хімічною активністю. Достатньо підвищення температури до 40 градусів, щоб білий фосфор вступив в реакцію з киснем і запалав.