ჩვენი სტატიიდან შეიტყობთ რა არის ალოტროპია. ეს კონცეფცია ბუნებაში ფართოდ არის გავრცელებული. მაგალითად, ჟანგბადი და ოზონი არის ნივთიერებები, რომლებიც შედგება მხოლოდ ქიმიური ელემენტის ჟანგბადისგან. Როგორ არის ეს შესაძლებელი? მოდით ერთად გავარკვიოთ.
ცნების განმარტება
ალოტროპია არის ერთი ქიმიური ელემენტის არსებობის ფენომენი ორი ან მეტი მარტივი ნივთიერების სახით. მის აღმომჩენად შვედეთიდან ქიმიკოსი და მინერალოგი იენს ბერცელიუსი ითვლება. ალოტროპია არის ფენომენი, რომელსაც ბევრი საერთო აქვს კრისტალური პოლიმორფიზმთან. ამან მეცნიერებს შორის ხანგრძლივი კამათი გამოიწვია. ამჟამად ისინი მივიდნენ დასკვნამდე, რომ პოლიმორფიზმი დამახასიათებელია მხოლოდ მყარი მარტივი ნივთიერებებისთვის.
ალოტროპიის მიზეზები
ყველა ქიმიურ ელემენტს არ შეუძლია შექმნას რამდენიმე მარტივი ნივთიერება. ალოტროპიის უნარი განპირობებულია ატომის სტრუქტურით. ყველაზე ხშირად, ეს ხდება ელემენტებში, რომლებსაც აქვთ ჟანგვის მდგომარეობის ცვლადი მნიშვნელობა. მათ შორისაა ნახევრად და არამეტალები, ინერტული აირები და ჰალოგენები.
ალოტროპია შეიძლება გამოწვეული იყოს რამდენიმე მიზეზით. ეს მოიცავს ატომების სხვადასხვა რაოდენობას, მოლეკულაში მათი შეერთების რიგითობას, ელექტრონის სპინების პარალელიზმს, ტიპს.ბროლის გისოსი. მოდით განვიხილოთ ამ ტიპის ალოტროპია კონკრეტული მაგალითების გამოყენებით.
ჟანგბადი და ოზონი
ამ ტიპის ალოტროპია არის მაგალითი იმისა, თუ როგორ განსაზღვრავს ერთი ქიმიური ელემენტის ატომების განსხვავებული რაოდენობა ნივთიერების ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებს. ეს ასევე ეხება ცოცხალ ორგანიზმებზე ფიზიოლოგიურ ზემოქმედებას. ასე რომ, ჟანგბადი შედგება ჟანგბადის ორი ატომისგან, ოზონი - სამისგან.
რა განსხვავებაა ამ ნივთიერებებს შორის? ორივე არის აირისებრი. ჟანგბადს არ აქვს ფერი, გემო და სუნი, ის ოზონზე ერთნახევარჯერ მსუბუქია. ეს ნივთიერება წყალში ძალიან ხსნადია და ტემპერატურის კლებასთან ერთად ამ პროცესის სიჩქარე მხოლოდ იზრდება. ჟანგბადი ყველა ორგანიზმს სჭირდება სუნთქვისთვის. ამიტომ ეს ნივთიერება სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია.
ოზონი ლურჯია. წვიმის შემდეგ თითოეულმა ჩვენგანმა იგრძნო მისი დამახასიათებელი სუნი. უხეშია, მაგრამ საკმაოდ სასიამოვნო. ჟანგბადთან შედარებით, ოზონი უფრო რეაქტიულია. Რა არის მიზეზი? როდესაც ოზონი იშლება, წარმოიქმნება ჟანგბადის მოლეკულა და თავისუფალი ჟანგბადის ატომი. ის დაუყოვნებლივ შედის ნაერთ რეაქციებში, წარმოქმნის ახალ ნივთიერებებს.
ნახშირბადის საოცარი თვისებები
მაგრამ ნახშირბადის მოლეკულაში ატომების რაოდენობა ყოველთვის იგივე რჩება. ამავე დროს, იგი ქმნის სრულიად განსხვავებულ ნივთიერებებს. ნახშირბადის ყველაზე გავრცელებული მოდიფიკაციებია ბრილიანტი და გრაფიტი. პირველი ნივთიერება პლანეტაზე ყველაზე მძიმედ ითვლება. ეს თვისება განპირობებულია იმით, რომ ალმასის ატომები ყველა მიმართულებით შეკრულია ძლიერი კოვალენტური ბმებით. ისინი ერთად ქმნიან ტეტრაედრების სამგანზომილებიან ქსელს.
გრაფიტში ძლიერი ბმები იქმნება მხოლოდ ჰორიზონტალურ სიბრტყეში მდებარე ატომებს შორის. ამ მიზეზით, თითქმის შეუძლებელია გრაფიტის ღეროს სიგრძეზე გატეხვა. მაგრამ ბმები, რომლებიც აკავშირებს ნახშირბადის ჰორიზონტალურ ფენებს ერთმანეთთან, ძალიან სუსტია. ამიტომ, ყოველთვის, როცა ქაღალდზე მარტივ ფანქარს ვხატავთ, მასზე ნაცრისფერი კვალი რჩება. ეს არის ნახშირბადის ფენა.
გოგირდის ალოტროპია
გოგირდის მოდიფიკაციის მიზეზი ასევე მდგომარეობს მოლეკულების შიდა სტრუქტურის თავისებურებებში. ყველაზე სტაბილური ფორმა რომბისაა. ამ ტიპის გოგირდის ალოტროპიის კრისტალებს რომბოიდური ეწოდება. თითოეული მათგანი წარმოიქმნება გვირგვინის ფორმის მოლეკულებით, რომელთაგან თითოეული მოიცავს 8 ატომს. მისი ფიზიკური თვისებების მიხედვით, რომბისებრი გოგირდი ყვითელი მყარია. ის არათუ არ იხსნება წყალში, არამედ არც კი სველდება მისით. სითბო და ელექტროგამტარობა ძალიან დაბალია.
მონოკლინიკური გოგირდის სტრუქტურა წარმოდგენილია პარალელეპიპედით დახრილი კუთხეებით. ვიზუალურად, ეს ნივთიერება წააგავს მუქ ყვითელ ნემსებს. თუ გოგირდი დნება და შემდეგ ცივ წყალში მოთავსდება, წარმოიქმნება მისი ახალი მოდიფიკაცია. მისი ორიგინალური სტრუქტურა იშლება სხვადასხვა სიგრძის პოლიმერულ ჯაჭვებამდე. ასე მიიღება პლასტმასის გოგირდი - ყავისფერი რეზინის მასა.
ფოსფორის მოდიფიკაციები
მეცნიერებს აქვთ ფოსფორის 11 სახეობა. მისი ალოტროპია აღმოაჩინეს თითქმის შემთხვევით, ისევე როგორც თავად ეს ნივთიერება. ფილოსოფიური ქვის ძიებაში ალქიმიკოსმა ბრენდმა მიიღო მანათობელიმშრალი ნივთიერება შარდის აორთქლების შედეგად. ეს იყო თეთრი ფოსფორი. ეს ნივთიერება ხასიათდება მაღალი ქიმიური აქტივობით. საკმარისია ტემპერატურის 40 გრადუსამდე აწევა, რომ თეთრი ფოსფორი რეაგირებდეს ჟანგბადთან და აალდეს.
ფოსფორისთვის ალოტროპიის მიზეზი არის ბროლის ბადის სტრუქტურის ცვლილება. მისი შეცვლა შესაძლებელია მხოლოდ გარკვეულ პირობებში. ამრიგად, ნახშირორჟანგის ატმოსფეროში წნევისა და ტემპერატურის გაზრდით, მიიღება წითელი ფოსფორი. ქიმიურად ნაკლებად აქტიურია, ამიტომ არ ახასიათებს ლუმინესცენცია. გაცხელებისას ის ორთქლად იქცევა. ამას ვხედავთ ყოველ ჯერზე, როცა ჩვეულებრივ მატჩებს ვანთებთ. გახეხვის ზედაპირი შეიცავს წითელ ფოსფორს.
ასე რომ, ალოტროპია არის ერთი ქიმიური ელემენტის არსებობა რამდენიმე მარტივი ნივთიერების სახით. ყველაზე ხშირად გვხვდება არამეტალებს შორის. ამ ფენომენის ძირითად მიზეზებად ითვლება ატომების განსხვავებული რაოდენობა, რომლებიც ქმნიან ნივთიერების მოლეკულას, ასევე ბროლის გისოსის კონფიგურაციის ცვლილებას.
