Алотропні модифікації

Відео: Найлегший матеріал у світі. Графен

Аллотропией називають здатність атомів одного елемента формувати різні типи простих речовин. Так утворюються сполуки, відмінні один від одного.

Алотропні модифікації є стабільними. В умовах постійного тиску при певній температурі ці речовини можуть переходити одні в інші.

Алотропні модифікації можуть утворюватися з молекул, що мають різну кількість атомів. Наприклад, елемент Кисень утворює озон (О3) і власне речовина кисень (О2).

Алотропні модифікації можуть бути твердими речовинами, що мають різну будову кристалів. До таких сполук можна віднести, наприклад, алмаз і графіт. Зазначені речовини - аллотропние модифікації вуглецю. Цей хімічний елемент може утворювати п`ять простих речовин: гексагональний і кубічний алмаз, графіт, карбін (в двох формах).

Гексагональний алмаз виявлений в метеоритах і отриманий в лабораторних умовах при тривалому нагріванні під впливом дуже високого тиску.

Алмаз, як відомо, є найтвердішим з усіх речовин, які існують в природі. Застосовується він при бурінні гірських порід і різанні скла. Алмаз є безбарвне прозоре кристалічна речовина, яке має високу светопреломляемостью. Кристали алмазів мають кубічну гранецентрированную грати. Половина атомів кристала розташовується в центрах граней і вершинах одного куба, а інша половина атомів - в центрах граней і вершинах іншого куба, який зміщений відносно першого у напрямку просторової діагоналі. Атоми формують тетраедричних тривимірну сітку, в якій вони мають ковалентні зв`язки.

З усіх простих речовин тільки в алмазі присутній максимальну кількість атомів, які розташовуються дуже щільно. Тому з`єднання є дуже міцним і твердим. Міцні зв`язки в вуглецевих тетраедрах забезпечують високу хімічну стійкість. На алмаз може впливати тільки фтор або кисень при температурі вісімсот градусів.

Без доступу повітря при сильному нагріванні алмаз перетворюється на графіт. Ця речовина представлено кристалами темно-сірого кольори. графіт має слабкий металевий блиск. На дотик речовина масляниста. Графіт стійкий до нагрівання, має порівняно високу тепло- і електропровідністю. Речовина застосовують при виготовленні олівців.

Карбин отримують синтетичним шляхом. Це тверда речовина чорного кольору зі скляним блиском. Без доступу повітря при нагріванні карбин перетворюється в графіт.

Відео: Електрика і графіт

Існує ще одна форма вуглецю - аморфний вуглець. цю неупорядковану структуру отримують при нагріванні вуглецевих сполук. Великі поклади вугілля виявляються в природних умовах. При цьому речовина має кілька сортів. Вугілля може бути представлений у вигляді сажі, кістяного вугілля або коксу.

Як вже було зазначено, аллотропние модифікації одного елемента характеризуються різною межатомной структурою. Крім того, вони наділені різними хімічними і фізичними властивостями.

Сірка є ще одним елементом, здатним до аллотропии. Ця речовина застосовується людиною з давніх часів. Існують різні аллотропние модифікації сірки. Найбільш популярною є ромбічна. Вона представлена твердим речовиною жовтого кольору. Ромбическая сірка не змочується водою (плаває на поверхні). Це властивість застосовується при видобутку речовини. Ромбическая сірка розчинна в органічних розчинниках. Речовина має погану електро- і теплопровідністю.

Крім цього, існує пластична і моноклінна сірка. Перша являє собою коричневу аморфну (схожу на гуму) масу. Вона утворюється, якщо в холодну воду вилити розплавлену сірку. Моноклінна представлена у вигляді темно-жовтих голок. Під впливом кімнатної (або наближеною до неї) температурі обидві ці модифікації переходять в ромбічну сірку.