Մեր հոդվածից դուք կիմանաք, թե ինչ է ալոտրոպիան: Այս հայեցակարգը լայնորեն տարածված է բնության մեջ: Օրինակ՝ թթվածինը և օզոնը նյութեր են, որոնք բաղկացած են միայն թթվածին քիմիական տարրից։ Ինչպե՞ս է դա հնարավոր: Եկեք միասին պարզենք։
Հայեցակարգի սահմանում
Ալոտրոպիան մեկ քիմիական տարրի գոյության երևույթ է երկու կամ ավելի պարզ նյութերի տեսքով։ Նրա հայտնագործողը համարվում է շվեդացի քիմիկոս և հանքաբան Յենս Բերզելիուսը։ Ալոտրոպիան մի երեւույթ է, որը շատ ընդհանրություններ ունի բյուրեղային պոլիմորֆիզմի հետ։ Սա երկար բանավեճ է առաջացրել գիտնականների շրջանում։ Ներկայումս նրանք եկել են այն եզրակացության, որ պոլիմորֆիզմը բնորոշ է միայն պինդ պարզ նյութերին։
Ալոտրոպիայի պատճառները
Ոչ բոլոր քիմիական տարրերը կարող են ձևավորել մի քանի պարզ նյութեր: Ալոտրոպիայի ունակությունը պայմանավորված է ատոմի կառուցվածքով։ Ամենից հաճախ դա տեղի է ունենում տարրերում, որոնք ունեն օքսիդացման վիճակի փոփոխական արժեք: Դրանք ներառում են կիսամյակային և ոչ մետաղներ, իներտ գազեր և հալոգեններ:
Ալոտրոպիան կարող է պայմանավորված լինել մի քանի պատճառներով: Դրանք ներառում են ատոմների տարբեր քանակություն, մոլեկուլի մեջ դրանց միացման կարգը, էլեկտրոնի սպինների զուգահեռությունը, տեսակը.բյուրեղյա վանդակ: Դիտարկենք ալոտրոպիայի այս տեսակները՝ օգտագործելով հատուկ օրինակներ:
Թթվածին և օզոն
Ալոտրոպիայի այս տեսակը օրինակ է, թե ինչպես է մեկ քիմիական տարրի ատոմների տարբեր քանակությունը որոշում նյութի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները: Սա վերաբերում է նաև կենդանի օրգանիզմների վրա ֆիզիոլոգիական ազդեցությանը։ Այսպիսով, թթվածինը բաղկացած է թթվածնի երկու ատոմից, օզոնը՝ երեքից։
Ի՞նչ տարբերություն կա այս նյութերի միջև: Երկուսն էլ գազային են։ Թթվածինը չունի գույն, համ կամ հոտ, այն մեկուկես անգամ բաց է օզոնից։ Այս նյութը շատ լուծելի է ջրի մեջ, և ջերմաստիճանի նվազման դեպքում այս գործընթացի արագությունը միայն մեծանում է: Թթվածինն անհրաժեշտ է բոլոր օրգանիզմներին շնչառության համար։ Հետևաբար, այս նյութը կենսական նշանակություն ունի։
Օզոնը կապույտ է: Մեզանից յուրաքանչյուրը անձրևից հետո զգաց իր բնորոշ հոտը։ Դա կոշտ է, բայց բավականին հաճելի։ Թթվածնի համեմատ՝ օզոնն ավելի ռեակտիվ է։ Ինչն է պատճառը? Երբ օզոնը քայքայվում է, առաջանում են թթվածնի մոլեկուլ և ազատ թթվածնի ատոմ։ Անմիջապես մտնում է բաղադրյալ ռեակցիաների մեջ՝ առաջացնելով նոր նյութեր։
Ածխածնի զարմանալի հատկությունները
Բայց ածխածնի մոլեկուլում ատոմների թիվը միշտ մնում է նույնը: Միևնույն ժամանակ, այն ձևավորում է բոլորովին այլ նյութեր։ Ածխածնի ամենատարածված փոփոխություններն են ադամանդը և գրաֆիտը: Առաջին նյութը համարվում է ամենադժվարը մոլորակի վրա։ Այս հատկությունը պայմանավորված է նրանով, որ ադամանդի ատոմները բոլոր ուղղություններով կապված են ամուր կովալենտային կապերով։ Նրանք միասին կազմում են քառաեզրերի եռաչափ ցանց։
Գրաֆիտում ամուր կապեր են գոյանում միայն հորիզոնական հարթության վրա գտնվող ատոմների միջև։ Այդ պատճառով գրաֆիտի ձողը երկայնքով կոտրելը գրեթե անհնար է: Բայց ածխածնի հորիզոնական շերտերը միմյանց հետ կապող կապերը շատ թույլ են։ Հետեւաբար, ամեն անգամ, երբ մենք թղթի վրա պարզ մատիտ ենք նկարում, դրա վրա մոխրագույն հետք է մնում։ Սա ածխածնի շերտն է։
Ծծմբի ալոտրոպիա
Ծծմբի փոփոխության պատճառը նույնպես մոլեկուլների ներքին կառուցվածքի առանձնահատկությունների մեջ է։ Ամենակայուն ձևը ռոմբի է: Այս տեսակի ծծմբի ալոտրոպիայի բյուրեղները կոչվում են ռոմբոիդ: Նրանցից յուրաքանչյուրը ձևավորվում է պսակաձև մոլեկուլներով, որոնցից յուրաքանչյուրը ներառում է 8 ատոմ։ Ըստ իր ֆիզիկական հատկությունների, ռոմբի ծծումբը դեղին պինդ է: Այն ոչ միայն չի լուծվում ջրի մեջ, այլեւ նույնիսկ չի թրջվում դրանով։ Ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությունը շատ ցածր է։
Մոնոկլինիկ ծծմբի կառուցվածքը ներկայացված է թեք անկյուններով զուգահեռականությամբ։ Տեսողականորեն այս նյութը հիշեցնում է մուգ դեղին ասեղներ։ Եթե ծծումբը հալեցնում են, այնուհետև տեղադրում սառը ջրի մեջ, ձևավորվում է նրա նոր մոդիֆիկացիան։ Նրա սկզբնական կառուցվածքը կքանդվի տարբեր երկարությունների պոլիմերային շղթաների: Այսպես է ստացվում պլաստիկ ծծումբը՝ շագանակագույն ռետինե զանգված։
Ֆոսֆորի փոփոխություններ
Գիտնականներն ունեն 11 տեսակի ֆոսֆոր. Նրա ալոտրոպիան հայտնաբերվել է գրեթե պատահաբար, ինչպես հենց այս նյութը։ Փիլիսոփայական քարը փնտրելու համար ալքիմիկոս Բրենդը ստացավ լուսաշողչոր նյութ, որը առաջանում է մեզի գոլորշիացման արդյունքում. Դա սպիտակ ֆոսֆոր էր։ Այս նյութը բնութագրվում է բարձր քիմիական ակտիվությամբ։ Բավական է ջերմաստիճանը բարձրացնել մինչև 40 աստիճան, որպեսզի սպիտակ ֆոսֆորը արձագանքի թթվածնի հետ և բռնկվի։
Ֆոսֆորի համար ալոտրոպիայի պատճառը բյուրեղային ցանցի կառուցվածքի փոփոխությունն է։ Այն կարող է փոխվել միայն որոշակի պայմաններում: Այսպիսով, ածխածնի երկօքսիդի մթնոլորտում ճնշումը և ջերմաստիճանը բարձրացնելով, ստացվում է կարմիր ֆոսֆոր: Քիմիապես այն ավելի քիչ ակտիվ է, ուստի այն չի բնութագրվում լյումինեսցենտությամբ։ Երբ տաքանում է, այն վերածվում է գոլորշու։ Մենք դա տեսնում ենք ամեն անգամ, երբ սովորական լուցկի ենք վառում: Վանդակաճաղի մակերեսը պարզապես կարմիր ֆոսֆոր է պարունակում։
Այսպիսով, ալոտրոպիան մեկ քիմիական տարրի գոյությունն է մի քանի պարզ նյութերի տեսքով: Առավել հաճախ հանդիպում են ոչ մետաղների մեջ։ Այս երևույթի հիմնական պատճառները համարվում են նյութի մոլեկուլ ձևավորող ատոմների տարբեր քանակությունը, ինչպես նաև բյուրեղային ցանցի կոնֆիգուրացիայի փոփոխությունը։
