Презентація до уроку на тему "Явище алотропії"

Явище алотропіїДНЗ ОПЛМТТурбіна Л. В.

Алотропія — це здатність атомів цього хімічного елемента утворювати кілька простих речовин, званих аллотропними видозмінами, або аллотропними модифікаціями. Алотропія хімічних елементів може виявлятися у вигляді:алотропії складу, коли різна кількість атомів у молекулі - кисень O2, молекула якого складається з двох атомів, і проста речовина озон O3, молекула якого складається з трьох атомів даного елемента.алотропії форми, коли різні будови кристалічних ґрат. Кристали цих алотропних видозмін складаються з атомів вуглецю, з'єднаних між собою ковалентними зв'язками. Кристали графіту, на відміну від кристалів алмазу, складені з окремих шарів, які розташовуються один до одного подібно до того, як аркуші паперу — в книзі.

Єнс Якоб Берцелиус. Концепція алотропії була спочатку запропонована в 1841 році шведським вченим бароном Єнсом Якобом Берцеліусом (1779-1848). Термін походить від грецького άλλοτροπἱα (алотропія)  «мінливість». Після прийняття гіпотези Авогадро в 1860 році стало зрозуміло, що елементи можуть існувати у вигляді багатоатомних молекул, і два алотропи кисню були визнані як O2 і O3. На початку 20 століття було визнано, що інші випадки, такі як вуглець, були спричинені відмінностями у кристалічній структурі. До 1912 року Оствальд відзначив, що алотропія елементів - це просто окремий випадок явища поліморфізму, відомого для сполук, і запропонував відмовитися від термінів алотропія і алотропія і замінити їх на поліморф і поліморфізм. Хоча багато інших хіміків повторювали цю пораду, ІЮПАК і більшість текстів з хімії все ще віддають перевагу використанню алотропу та алотропії тільки для елементів.

Кисень О2 Кисень - один з найпоширеніших елементів у природі, в атмосфері на його частку припадає 21%. Він підтримує життя планети і уможливлює горіння. Найпоширеніший елемент Землі, є компонентом більшості гірських порід і мінералів. Понад 60% маси людського тіла посідає кисень. Безбарвний газ, що не має запаху - кисень, погано розчинний у воді і трохи важчий за повітря. При охолодженні до -1830 С кисень стає прозорою блакитною рідиною із щільністю, що перевищує щільність води. Озон О3 Озон О3 знаходиться в стратосфері на висоті 25-50 кілометрів, утворюючи озоновий шар. Озон утворюється при розкладанні кисню під впливом ультрафіолетового сонячного проміння, а також при атмосферних розрядах. Свою назву він отримав завдяки сильному запаху (від грецького слова ozon - запашний). Це блідо-блакитний нестабільний газ. Легко розчиняється у воді, має бактерицидні властивості і використовується для дезінфекції води та повітря. У великій кількості озон небезпечний. Завдяки своїй здатності поглинати ультрафіолетові промені, озон захищає живі організми – людей, тварин та рослини – від небезпечного УФ-випромінювання Сонця.

Властивості озону. Молекулярна маса - 47,998 а.о.м. Щільність газу за нормальних умов — 2,1445 кг/м³. Відносна щільність газу кисню 1,5; по повітрю - 1,62 (1,658). Щільність рідини при −183°C°— 1,71 кг/м³Температура кипіння - −111,9 °C. Рідкий озон - темно-синього кольору. Температура плавлення - −251,4°C. У твердому стані - чорно-синього кольору. Розчинність у воді при 0°С - 0,394 кг / м³ (0,494 л / кг), вона в 10 разів вище в порівнянні з киснем. У газоподібному стані озон діамагнітний, в рідкому — слабопарамагнітний. Запах — різкий, специфічний «металевий».

Вплив озону на живі організми може призвести до передчасної смерті. Найбільш небезпечні дії:на органи дихання прямим роздратуванням та пошкодженням тканин на холестерин у крові людини з утворення нерозчинних форм

Аллотропные модификации углерода:  алмаз, графит, карбин и фуллерен. Алмаз – кристалічна речовина, прозора, сильно заломлює промені світла, дуже тверда, не проводить електричний струм, погано проводить тепло, ρ = 3,5 г/см3; Т°пл. = 3730°C; Т°кіп= 4830°C. У структурі алмазу кожен атом вуглецю знаходиться в стані sp3-гібридизації і має чотирьох сусідів, які розташовані у вершинах правильного тетраедра, весь кристал є тривимірним каркасом, з цим пов'язана висока твердість алмазу, найвища серед природних речовин. Кристалізується у вигляді двох поліморфних модифікацій – кубічної та гексагональної.

Графіт - м'яка речовина сірого кольору зі слабким металевим блиском, жирне на дотик, проводить електричний струм; ρ = 2,5 г/см3. Атоми вуглецю знаходяться в стані sp2-гібридизації і пов'язані в плоскі шари, що складаються зі з'єднаних ребрами шестикутників, на кшталт бджолиних сот. Кожен атом у шарі має трьох сусідів, для утворення трьох ковалентних зв'язків атом надає три електрони, а четвертий електрон утворює p-зв'язок і справакалізований по всьому кристалу. Цим пояснюється здатність графіту розщеплюватися на тонкі лусочки, які дуже міцні, його металевий блиск, тепло - та електропровідність. Графіт – найбільш стійка за кімнатної температури алотропна модифікація вуглецю.

Фулерени – клас хімічних сполук, молекули яких складаються лише з вуглецю, число атомів якого парне, від 32 і більше 500, вони представляють структурою опуклі багатогранники, побудовані з правильних п'яти- і шестикутників. Третя форма чистого вуглецю є молекулярною. Це означає, що мінімальним елементом її структури є не атом, а молекула вуглецю, що є замкнутою поверхнею, яка має форму сфери. У фулерені плоска сітка шестикутників (графітова сітка) згорнута та зшита у замкнуту сферу. При цьому частина шестикутників перетворюється на п'ятикутники. Утворюється структура - усічений ікосаедр. Кожна вершина цієї фігури має трьох найближчих сусідів. Кожен шестикутник межує з трьома шестикутниками та трьома п'ятикутниками, а кожен п'ятикутник межує лише з шестикутниками. Фулерени

Карбін. Кристалічна форма карбину складається з паралельно орієнтованих вуглецевих ланцюжків. атомів з sp-гібридизацією валентних електронів у вигляді прямолінійних макромолекул поліінового.(-С=С-С=С-...) або кумуленового (=С=С=С=...) типів.