Алотропска модификација

Из Википедије, слободне енциклопедије
Dijamant i grafit dve alotropske modifikacije ugljenika: čiste forme istog elementa, koje se razlikuju po strukturi.

Алотропска модификација неког елемента је појава која се дешава када се неки елемент јавља у више облика који се разликују по броју атома у молекулу или структурној формули молекула.[1][2]

Историја[уреди]

Прву идеју о алотропији предложио је 1841. године шведски научник Јакоб Берлиуз (1779—1848).[3] Израз алотропија потиче од грчке речи allotropia, што значи различитост, променљивост.[4] Након прихватања Авогардовог закона 1860. године било је јасно да елементи могу постојати као вишеатомни молекули, и два алотропа кисеоника су признати (О2 и О3).[3] На почетку 20. века откривено је да и други елементи као што је угљеник имају алотропе због разлика у кристалној структури.

1912. године Оствалд, немачки хемичар, приметио је да је алотропија елемената само посебан случај полиморфизма тих супстанци, и одлучио да прекине употребу израза "алотропија" и уместо тога користи изразе "полиморф" и "полиморфизам". Иако су многи хемичари прихватили овај савет и понављали га другима, ИУПАЦ и већина књига о хемији и даље користи термин алотропије.[5]

Разлике између особина алотропа једног елемента[уреди]

Алотропи су различите форме истог елемента и могу да искажу веома различите физичке особине и хемијске реакције и понашања. Разлика између алотропских форми базира се на истим силама које утичу и на друге структуре, на пример светло, притистак и температура. Стабилност неких алотропа зависи од услова средине. На пример, гвожђе се мења од ферита до аустенита изнад 906 °C. Калај у трансформацији прелази из металне форме у полу-проводник испод 13.2 °C. Пример различитог хемијског понашања алотропа су (ди)кисеоник(O2) и озон (O3). Озон је много јачи оксиданс од кисеоника.

Неметали[уреди]

Кисеоник[уреди]

Кисеоник има неколико алотропских модификација.

  • Дикисеоник О2 - Безбојан гас који се налази у ваздуху
  • Озон О3 - Плавичаст, формира озонски омотач
  • Тетракисеоник (или оксозон) О4 - метастабилан
  • Октакисеоник О8 - црвене боје, специфичне густине

Угљеник[уреди]

Алотропске модификације угљеника се разликују по структури молекула и структури кристалне решетке.

  • Аморфни угљеник - атоми угљеника нису повезани у кристалну решетку.
  • Дијамант - веома чврст, једна од најтврђих супстанца у природи. Атоми угљеника су распоређени у тетраедар. Слабо проводи струју, међутим одлично проводи топлоту.
  • Графит - Црн и мекан, у чврстом агрегатном стању. Атоми угњеника су распоређени у равни, а затим се ти слојеви "пакују". Баш ова слојевитост узрокује мекоћу графита.
  • Фулерен - атоми угљеника распоређени су сферно, на пример букминстерфулерен (C60).
  • Нанотубе (наноцев) - алотроп угљеника са цилиндричном структуром.

Фосфор[уреди]

  • Бели фосфор P4 - чврст, веома реактиван, беле боје
  • Црвени фосфор - настаје од белог фосфора, мање реактиван
  • Љубичаст и црни фосфор Pn

Сумпор[уреди]

Постоји велики број алотропа сумпора, напознатији су

Металоиди[уреди]

Бор[уреди]

  • Аморфни бор (B12) - прах браон боје
  • α-ромобоедарски бор
  • β-ромобоедарски бор
  • γ-ромобоедарски бор
  • α-тетрагонални бор
  • β-тетрагонални бор
  • Суперпроводна фаза (под великим притиском)

Силицијум[уреди]

Арсен[уреди]

  • Жути арсен (Аs4) - молекуларни неметални арсеник, са истом структуром као и бели фосфор
  • Сиви арсен - металоид, полимерни Аs
  • Црни арсен - молекуларни неметални арсеник, са истом структуром као црвени фосфор

Германијум[уреди]

  • α-германијум - полуметал, иста структура као дијамант
  • β-германијум - металан, иста структура као β-калај

Антимон[уреди]

  • плаво-бели антимон - металоид, стабилна форма, иста структура као и сиви арсеник
  • жути антимон - неметалан
  • црни антимон - неметалан
  • експлозивни антимон

Полонијум[уреди]

  • α-полонијум - металан, кубична структура
  • β-полонијум - ромбоедарска структура

Референце[уреди]

  1. Allotrope in IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Electronic/ version, http://goldbook.iupac.org/A00243.html. Accessed March 2007.
  2. Housecroft C. E., Sharpe A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0131755536. 
  3. 3,0 3,1 Jensen, W. B. (2006), „The Origin of the Term Allotrope”, J. Chem. Educ. 83 (6): 838-39, Bibcode 2006JChEd..83..838J, DOI:10.1021/ed083p838 
  4. „allotropy”, A New English Dictionary on Historical Principles, 1, Oxford University Press, 1888, pp. 238 
  5. Jensen 2006, citing Addison, W. E. The Allotropy of the Elements (Elsevier 1964) that many have repeated this advice.

Литература[уреди]