จากบทความของเรา คุณจะได้เรียนรู้ว่า allotropy คืออะไร แนวคิดนี้แพร่หลายในธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น ออกซิเจนและโอโซนเป็นสารที่ประกอบด้วยออกซิเจนองค์ประกอบทางเคมีเท่านั้น เป็นไปได้อย่างไร? มาคิดออกด้วยกัน
คำจำกัดความของแนวคิด
Allotropy เป็นปรากฏการณ์ของการมีอยู่ขององค์ประกอบทางเคมีหนึ่งตัวในรูปของสารอย่างง่ายสองชนิดขึ้นไป Jens Berzelius นักเคมีและนักแร่วิทยาจากสวีเดนถือเป็นผู้ค้นพบ Allotropy เป็นปรากฏการณ์ที่เหมือนกันมากกับคริสตัลโพลีมอร์ฟิซึม สิ่งนี้ทำให้เกิดการถกเถียงกันยาวนานในหมู่นักวิทยาศาสตร์ ในตอนนี้พวกเขาได้ข้อสรุปแล้วว่า polymorphism มีลักษณะเฉพาะสำหรับสารแข็งธรรมดาเท่านั้น
สาเหตุของ allotropy
องค์ประกอบทางเคมีบางชนิดไม่สามารถก่อตัวเป็นสารง่ายๆ ได้หลายอย่าง ความสามารถในการ allotropy เกิดจากโครงสร้างของอะตอม ส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในองค์ประกอบที่มีค่าตัวแปรของสถานะออกซิเดชัน ซึ่งรวมถึงกึ่งและอโลหะ ก๊าซเฉื่อย และฮาโลเจน
Allotropy เกิดได้จากหลายสาเหตุ ซึ่งรวมถึงจำนวนอะตอมที่แตกต่างกัน, ลำดับการเชื่อมต่อของพวกมันในโมเลกุล, ความขนานของการหมุนของอิเล็กตรอน, ชนิดตาข่ายคริสตัล ลองพิจารณาประเภท allotropy เหล่านี้โดยใช้ตัวอย่างเฉพาะ
ออกซิเจนและโอโซน
allotropy ประเภทนี้เป็นตัวอย่างของจำนวนอะตอมที่แตกต่างกันขององค์ประกอบทางเคมีหนึ่งตัวกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของสาร นอกจากนี้ยังนำไปใช้กับผลกระทบทางสรีรวิทยาต่อสิ่งมีชีวิต ดังนั้นออกซิเจนจึงประกอบด้วยออกซิเจนสองอะตอม โอโซน - ในสามอะตอม
สารเหล่านี้ต่างกันอย่างไร? ทั้งสองเป็นก๊าซ ออกซิเจนไม่มีสี รส หรือกลิ่น มีน้ำหนักเบากว่าโอโซนถึงครึ่งเท่า สารนี้ละลายได้ดีในน้ำ และด้วยอุณหภูมิที่ลดลง อัตราของกระบวนการนี้จะเพิ่มขึ้นเท่านั้น สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการออกซิเจนในการหายใจ ดังนั้นสารนี้จึงมีความสำคัญ
โอโซนสีฟ้า. เราแต่ละคนสัมผัสได้ถึงกลิ่นเฉพาะตัวหลังฝนตก มันรุนแรง แต่ค่อนข้างน่าพอใจ เมื่อเทียบกับออกซิเจน โอโซนมีปฏิกิริยามากกว่า เหตุผลคืออะไร? เมื่อโอโซนสลายตัว จะเกิดโมเลกุลออกซิเจนและอะตอมออกซิเจนอิสระ เกิดปฏิกิริยาสารประกอบทันที ทำให้เกิดสารใหม่
คุณสมบัติอันน่าทึ่งของคาร์บอน
แต่จำนวนอะตอมในโมเลกุลคาร์บอนยังคงเท่าเดิมเสมอ ในขณะเดียวกันก็สร้างสารที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง การดัดแปลงคาร์บอนที่พบบ่อยที่สุดคือเพชรและกราไฟต์ สารแรกถือว่ายากที่สุดในโลก คุณสมบัตินี้เกิดจากการที่อะตอมในเพชรมีพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งในทุกทิศทาง พวกเขาช่วยกันสร้างเครือข่ายสามมิติของเตตระเฮดรา
ในกราไฟท์ พันธะที่แข็งแรงจะเกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่อยู่ในระนาบแนวนอนเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะหักแท่งกราไฟท์ตามยาว แต่พันธะที่เชื่อมชั้นคาร์บอนในแนวนอนเข้าด้วยกันนั้นอ่อนมาก ดังนั้นทุกครั้งที่เราวาดดินสอง่ายๆ บนกระดาษ เครื่องหมายสีเทาจะยังคงอยู่ นี่คือชั้นของคาร์บอน
การจัดสรรของกำมะถัน
เหตุผลในการดัดแปลงกำมะถันก็อยู่ที่ลักษณะเฉพาะของโครงสร้างภายในของโมเลกุล รูปร่างที่มั่นคงที่สุดคือขนมเปียกปูน ผลึกของ allotropy กำมะถันชนิดนี้เรียกว่า rhomboidal แต่ละอันประกอบด้วยโมเลกุลรูปมงกุฎซึ่งแต่ละอันประกอบด้วย 8 อะตอม ตามคุณสมบัติทางกายภาพของขนมเปียกปูนกำมะถันเป็นของแข็งสีเหลือง มันไม่เพียงแค่ไม่ละลายในน้ำเท่านั้น แต่ยังไม่ทำให้เปียกด้วย ความร้อนและการนำไฟฟ้าต่ำมาก
โครงสร้างของ monoclinic sulfur แสดงเป็นรูปสี่เหลี่ยมด้านขนานที่มีมุมเฉียง สารนี้มีลักษณะคล้ายเข็มสีเหลืองเข้ม ถ้ากำมะถันละลายแล้วนำไปแช่ในน้ำเย็น จะเกิดการดัดแปลงใหม่ โครงสร้างเดิมจะแตกเป็นโซ่พอลิเมอร์ที่มีความยาวต่างกัน นี่คือวิธีการรับพลาสติกกำมะถัน - ก้อนยางสีน้ำตาล
ดัดแปลงฟอสฟอรัส
นักวิทยาศาสตร์มีฟอสฟอรัส 11 ชนิด allotropy ของมันถูกค้นพบโดยบังเอิญเกือบเหมือนสารนี้ ในการค้นหาศิลาอาถรรพ์ แบรนด์นักเล่นแร่แปรธาตุ Brand ได้รับรางวัลอันรุ่งโรจน์สารแห้งที่เกิดจากการระเหยของปัสสาวะ มันคือฟอสฟอรัสขาว สารนี้มีลักษณะเฉพาะโดยมีฤทธิ์ทางเคมีสูง อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเป็น 40 องศาก็เพียงพอแล้วเพื่อให้ฟอสฟอรัสขาวทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและจุดไฟได้
สำหรับฟอสฟอรัส สาเหตุของ allotropy คือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของผลึกขัดแตะ สามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น ดังนั้นโดยการเพิ่มความดันและอุณหภูมิในบรรยากาศของคาร์บอนไดออกไซด์จะได้รับฟอสฟอรัสแดง ในทางเคมี สารออกฤทธิ์น้อยกว่า จึงไม่มีลักษณะเรืองแสง เมื่อถูกความร้อนจะกลายเป็นไอน้ำ เราเห็นสิ่งนี้ทุกครั้งที่เราเปิดการแข่งขันปกติ พื้นผิวตะแกรงมีแต่ฟอสฟอรัสแดง
ดังนั้น allotropy คือการมีอยู่ขององค์ประกอบทางเคมีหนึ่งตัวในรูปของสารธรรมดาหลายชนิด ส่วนใหญ่มักพบในอโลหะ สาเหตุหลักของปรากฏการณ์นี้ถือเป็นจำนวนอะตอมที่แตกต่างกันซึ่งก่อตัวเป็นโมเลกุลของสสาร เช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงในโครงร่างของผลึกแลตทิซ
