Біздің мақаладан сіз аллотропияның не екенін білесіз. Бұл ұғым табиғатта кең таралған. Мысалы, оттегі мен озон тек оттегі химиялық элементінен тұратын заттар. Бұл қалай болады? Оны бірге анықтайық.
Тұжырымдаманың анықтамасы
Аллотропия – бір химиялық элементтің екі немесе одан да көп жай заттар түрінде болу құбылысы. Оны ашқан Швециядан келген химик және минералог Йенс Берцелиус саналады. Аллотропия - кристалдық полиморфизммен көп ортақ құбылыс. Бұл ғалымдар арасында ұзақ пікірталас тудырды. Қазіргі уақытта олар полиморфизм қатты жай заттарға ғана тән деген қорытындыға келді.
Аллотропияның себептері
Барлық химиялық элементтер бірнеше қарапайым заттарды құра алмайды. Аллотропияға қабілеттілік атомның құрылымына байланысты. Көбінесе ол тотығу дәрежесінің айнымалы мәніне ие элементтерде кездеседі. Оларға жартылай және бейметалдар, инертті газдар және галогендер жатады.
Аллотропия бірнеше себептерге байланысты болуы мүмкін. Оларға атомдардың әртүрлі саны, олардың молекулаға қосылу реті, электрон спиндерінің параллелдігі, түрі жатады.кристалдық тор. Нақты мысалдар арқылы аллотропияның осы түрлерін қарастырайық.
Оттегі және озон
Аллотропияның бұл түрі бір химиялық элемент атомдарының әртүрлі саны заттың физикалық және химиялық қасиеттерін қалай анықтайтынының мысалы болып табылады. Бұл тірі ағзаларға физиологиялық әсерге де қатысты. Демек, оттегі екі оттегі атомынан, озон үш атомнан тұрады.
Бұл заттардың айырмашылығы неде? Екеуі де газ тәрізді. Оттегінің түсі де, дәмі де, иісі де жоқ, ол озоннан бір жарым есе жеңіл. Бұл зат суда жақсы ериді, температураның төмендеуімен бұл процестің жылдамдығы тек артады. Оттегі барлық ағзаларға тыныс алу үшін қажет. Сондықтан бұл зат өте маңызды.
Озон көк. Әрқайсымыз жаңбырдан кейін оның тән иісін сезіндік. Бұл қатал, бірақ өте жағымды. Оттегімен салыстырғанда озон реактивті. Мұның себебі неде? Озон ыдырағанда оттегі молекуласы мен бос оттегі атомы түзіледі. Ол бірден қосылыс реакцияларына түсіп, жаңа заттар түзеді.
Көміртектің таңғажайып қасиеттері
Бірақ көміртегі молекуласындағы атомдар саны әрқашан өзгеріссіз қалады. Сонымен бірге ол мүлдем басқа заттар түзеді. Көміртектің ең көп таралған модификациялары алмаз және графит болып табылады. Бірінші зат планетадағы ең қатты зат болып саналады. Бұл қасиет алмаздағы атомдардың барлық бағытта күшті коваленттік байланыстармен байланысқандығына байланысты. Олар бірге тетраэдрлердің үш өлшемді желісін құрайды.
Графитте күшті байланыстар тек көлденең жазықтықта орналасқан атомдар арасында түзіледі. Осы себепті графит таяқшасын ұзына бойымен сындыру мүмкін емес. Бірақ көміртегінің көлденең қабаттарын бір-бірімен байланыстыратын байланыстар өте әлсіз. Сондықтан қағазға қарапайым қарындаш салған сайын оның үстінде сұр таңба қалады. Бұл көміртегі қабаты.
Күкірттің аллотропиясы
Күкірттің модификациялану себебі де молекулалардың ішкі құрылысының ерекшеліктерінде жатыр. Ең тұрақты пішіні ромб тәрізді. Күкірт аллотропиясының бұл түрінің кристалдары ромб тәрізді деп аталады. Олардың әрқайсысы тәж тәрізді молекулалардан тұрады, олардың әрқайсысында 8 атом бар. Физикалық қасиеттері бойынша ромб тәрізді күкірт сары түсті қатты зат болып табылады. Ол суда ерімейді, тіпті суланбайды. Жылу және электр өткізгіштігі өте төмен.
Моноклиникалық күкірттің құрылымы қиғаш бұрыштары бар параллелепипедпен бейнеленген. Көрнекі түрде бұл зат қою сары инелерге ұқсайды. Күкіртті ерітіп, содан кейін суық суға салса, оның жаңа модификациясы қалыптасады. Оның бастапқы құрылымы әртүрлі ұзындықтағы полимерлі тізбектерге дейін ыдырайды. Пластикалық күкірт осылай алынады - қоңыр резеңке тәрізді масса.
Фосфор модификациялары
Ғалымдарда фосфордың 11 түрі бар. Оның аллотропиясы осы заттың өзі сияқты кездейсоқ дерлік анықталды. Философиялық тасты іздеуде алхимик Бренд жарқыраған тасты алдынесептің булануы нәтижесінде пайда болатын құрғақ зат. Бұл ақ фосфор болды. Бұл зат жоғары химиялық белсенділікпен сипатталады. Ақ фосфор оттегімен әрекеттесіп, тұтануы үшін температураны 40 градусқа дейін көтеру жеткілікті.
Фосфор үшін аллотропияның себебі кристалдық тор құрылымының өзгеруі болып табылады. Оны белгілі бір жағдайларда ғана өзгертуге болады. Сонымен, көмірқышқыл газының атмосферасындағы қысым мен температураны жоғарылату арқылы қызыл фосфор алынады. Химиялық жағынан ол аз белсенді, сондықтан люминесценциямен сипатталмайды. Қыздырған кезде ол буға айналады. Мұны біз кәдімгі сіріңке жағылған сайын көреміз. Тордың бетінде жай ғана қызыл фосфор бар.
Сонымен, аллотропия – бір химиялық элементтің бірнеше жай заттар түрінде болуы. Көбінесе бейметалдар арасында кездеседі. Бұл құбылыстың негізгі себептері ретінде заттың молекуласын құрайтын атомдардың әртүрлі саны, сондай-ақ кристалдық тордың конфигурациясының өзгеруі қарастырылады.
