Алотропія. Алотропні модифікації деяких хімічних елементів

11 клас. ЯВИЩЕ АЛОТРОПІЇ АДСОРБЦІЯ

Алотропія. Алотропні видозміни  Алотропія – явище утворення кількох простих речовин одним хімічним елементом. Прості речовини, утворені тим самим елементом називаються алотропними видозмінами цього елемента.

ОКСИГЕН Оксиген утворює дві алотропні видозміни – кисень та озон. Кисень – безбарвний газ, трохи важчий за повітря, без запаху, дуже погано розчиняється у воді. Озон – це газ синього кольору, майже в 1,7 рази важчий за повітря, має різкий дратівний запах. Назва походить від грецького озейн – «запах». Значно краще, ніж кисень, розчиняється у воді. Токсичний, надзвичайно сильний окисник.

У природі озон утворюється з кисню під час грозових розрядів, а на висоті 10-30 км – під дією ультрафіолетового випромінювання.3 О2 → 2 О3 Він затримує шкідливе для людини ультрафіолетове випромінювання Сонця, поглинає інфрачервоні промені Землі, перешкоджаючи її остиганню. Молекула озону нестійка, досить легко розпадається:2 О3 → 3 О2 Озон значно сильніший окисник, ніж навіть кисень. Він окиснює чимало речовин, які не окиснює кисень, наприклад срібло та ртуть:8 Ag + 2 O3→ 4 Ag2 O+ O2

КАРБОН Карбон утворює дві найбільш відомі алотропні модифікації – алмаз і графіт. Аморфний вуглець – деревне вугілля та сажа. Алмаз – найтвердіший з усіх мінералів. Густина ρ = 3,5 г/см3. Чисті алмази безбарвні та прозорі. Кристалічна гратка алмаза – атомна. Алмаз крихкий і розколюється від удару. Проводить тепло, але не проводить електричного струму. Не діють на алмаз кислоти й луги. При нагріванні до 1200 °С (без доступу повітря) перетворюється на графіт. Графіт – сірий, масний на дотик, крихкий, має металевий блиск, ρ = 2,2 г/см3, м’який, після тертя ним об папір залишає сірі смуги. Кристал графіту побудований із плоских сіток атомів Карбону, що розташовуються один над одним. Графіт добре проводить тепло, має близьку до металів електропровідність

Карбін -С≡С-С≡С- синтезований у 60-х рр. Є у природі в метеоритах (Уренгой, Баварія, Кратер Рис). Дрібнокристалічний порошок, чорний, напівпровідник, сама термостійка форма Карбону – фулерен. Молекулярна формула С60. Атоми Карбону з’єднані в кільце із 20 шестикутників і 12 п’ятикутників у формі футбольного м’яча. Кристалічна, чорна речовина стійка на повітрі tпл – 3600 C, ρ – 1,65 г/см3, розчинна в органічних речовинах. Об’єднання 60-70 атомів називають наноструктурами і широко застосовують у нанотехнологіях.

Аморфний вуглець - дрібні кристалики графіту. Сажа (С) утворюється спалюванням органічних речовин при малій кількості повітря. Кокс (С) одержують нагріванням кам’яного вугілля без доступу повітря.

СУЛЬФУРРомбічна сірка. Моноклінна сірка. Пластична сірка Кристалічна решітка сірки (ромбічна сірка) молекулярна і складається з восьмиланкових кільцеподібних молекул S8. Така сірка легкоплавка: вона плавиться при температурі, яка трохи більша за температуру кипіння води, перетворюючись у прозору жовту, дуже рухливу рідину (моноклінна сірка). Коли розплавлену сірку нагрівати далі, вона буріє і втрачає рухливість: якщо перекинути посудину, сірка вже не випливає з неї, а повільно стікає з її стінок як смола. Від швидкого охолодження перегрітої сірки утворюється коричнева, що просвічується маса, фізичними властивостями подібна до ґуми. Ця алотропна модифікація називається пластичною сіркою. Отже, якщо молекули розташовані щільно, утворюється алотропна модифікація ромбічна сірка. Менш щільне упакування молекул спричиняє утворення моноклінної сірки. Молекула пластичної сірки – це довгі ланцюжки з атомів Сульфуру. Дуже нагріта сірка закипає і переходить у пару бурого кольору.

ФОСФОР

Білий фосфор - тетраедр, кристалічна ґратка – молекулярна, м’який, ріжеться ножем, легко плавиться, зберігають під водою, безбарвний з жовтуватим відтінком, запах часниковий, у воді нерозчинний, розчинний у NH3, CS2, у бензині, легко випаровується, світиться у темряві, дуже отруйний, легко окиснюється на повітрі, самозагоряється, опіки на тілі погано заживають.

Червоний фосфор - полімер, кристалічна ґратка – атомна, порошкоподібний, темно-коричневий, без запаху, нерозчинний у воді і органічних розчинниках, не світиться, не отруйний, при нагріванні без доступу повітря звітрюється, суміш з бертолевою сіллю займається при найменшому терті, не окиснюється на повітрі, горить.

Чорний фосфор - подібний до графіту, жирний на дотик, добре проводить електричний струм. Добутий у 1934 році американським фізиком Бріджменом, колір фіолетовий.