Chemia Liceum Gimnazjum Testy Matura

Powrót

Alotropia

Alotropia - występowanie odmian tego samego pierwiastka różniących się właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Odmiany alotropowe pierwiastka mogą różnić się między sobą strukturą krystaliczną lub liczbą atomów w cząsteczce.

Alotropia węgla
Odmiany alotropowe węgla: grafit, diament, grafen, fulereny, lonsdaleit i inne.

Grafit.

Ciemnoszary, nieprzezroczysty,  topi się w bardzo wysokiej temperaturze (3500-4000 st.C).
Ma strukturę warstwową, wiązania między warstwami są słabe i mogą się przesuwać - grafit jest miękki, śliski, może się ścierać.
Wewnątrz warstwy są wiązania kowalencyjne typu σ, między warstwami są słabe, zdelokalizowane wiązania typu π. Dzięki tej delokalizacji  grafit przewodzi prąd elektryczny.
grafit wiązania struktura
Zastosowanie:  tygle ogniotrwałe, klocki hamulcowe, elektrody, suche smary, pręty spowalniające w reaktorach jądrowych.

Diament.

Nie przewodzi prądu elektrycznego, dobrze przewodzi ciepło, bardzo twardy, posiada połysk, jest przezroczysty.

Atomy w diamencie są równomiernie rozłożone, mocne wiązania typu sigma mają taką samą długość - każdy atom połączony jest z 4 innymi atomami. Kryształ ma kształt czworościanu foremnego.
alotropia węgla diament struktura

Zastosowanie: noże do cięcia szkła, wiertła, w jubilerstwie (brylanty)

Fulereny.

Odkryte przez prof. H.Kroto i R.Smalley (nagroda Nobla 1996 r.)
Czarne ciało stałe, metaliczny połysk, własności półprzewodnikowe.

Składają się z atomów węgla połączonych w kształt zamkniętej, pustej w środku bryły. W przeciwieństwie do diamentu i grafitu nie występują w formie atomowej - mają strukturę cząsteczki. Najbardziej trwałe odmiany to C32, C44, C50, C58, C60, C70, C540, C960. Najbardziej stabilnym jest C60.
Wszystkie wiązania między atomami są identyczne i wykazują hybrydyzację sp2. Tworzą 5- lub 6-atomowe pierścienie sprzężone w trójwymiarową strukturę.
Do cząsteczek można przyłączać różne inne atomy (na zewnątrz i wewnątrz cząsteczki) a także wymieniać atomy węgla na inne. Wówczas zmieniają się właściwości umożliwiając nowe praktyczne zastosowania.

Zastosowanie: 
w medycynie: nowe czynniki kontrastujące w tomografii, promieniotwórcze wskaźniki, preparaty farmaceutyczne
w optyce i elektronice: materiały fotoczułe, fotoprzewodzące, zamiennik krzemu
stabilizatory paliw w lotnictwie
tworzywa o unikalnych właściwościach: materiały kompozytowe, dodatek do aluminium i polietylenu, produkcja diamentu i węgla amorficznego

 

Grafen 
Odkryty przez A.Geima i K.Novoselowa (nagroda Nobla 2010 r.)

Grafen to jednowarstwowy kryształ grafitu: tworzy pierścienie 6-członowe o grubości 1 atomu. Może być zwinięty, zrolowany (nanorurki), ułożony w stosy.
− dobry przewodnik ciepła i elektyczności
− jest prawie całkowicie przezroczysty
- duża wytrzymałość mechaniczna i termiczna
- mocniejszy od stali i jednocześnie elastyczny

Zastosowanie:  wyświetlacze dotykowe, baterie słoneczne, dodatek wzmacniający tworzywa sztuczne. Obecne badania kierują się w stronę wykorzystania grafenu jako półprzewodników i innych elementów w elektronice.

 


(N) Inne pierwiastki występujące w odmianach alotropowych

Alotropia tlenu

Tlen (ditlen) O2  - gaz, bezbarwny, bez zapachu, temp. wrzenia -183oC.

2 niesparowane elektrony w cząsteczce powodują zwiększoną aktywność tlenu.

Tlen struktura elektronowa 

Ozon (tritlen) O3 - gaz, bladoniebieski, charakterystyczny zapach, powstaje w górnych warstwach atmosfery pod wpływem promieniowania ultrafioletowego, temp.wrzenia -112,4 st.C.
Ozon powstaje podczas naświetlania tlenu promieniowaniem UV i podczas wyładowań elektrycznych wg mechanizmu:
1) O2 → 2O              2) O + O2 → O3

Jest bardzo reaktywny chemicznie, łatwo się rozkłada, jest silnym utleniaczem.
O3 → O2 + O

Model cząsteczki ozonu można przedstawić za pomocą dwóch struktur rezonansowych:

Ozon

 

Zastosowanie ozonu. Ozon jest silną substancją bakteriobójczą, więc stosuje się go głównie w celu dezynfekcji wody pitnej i powietrza (usuwa bakterie, roztocza, zapachy).

Znaczenie ozonu w środowisku. Ozon w górnych partiach atmosfery pochłania promieniowanie ultrafioletowe, którego nadmiar jest szkodliwy dla życia.  

 

 Alotropia siarki

Siarka rombowa - występuje w przyrodzie,  żółte, trwałe w temp. pokojowej kryształy.

Siarka jednoskośna - odmiana nietrwała, powstaje po ogrzaniu siarki do temp. ok. 96 st.C.

Obie odmiany zbudowane są z 8-atomowych pierścieni.

Przemiany siarki przy podwyższaniu temperatury: 
siarka rombowa (temp.95,6oC)  → siarka jednoskośna (temp.118,9oC)  → siarka stopiona

Siarka plastyczna - bezpostaciowa, brunatna, plastyczna masa, która powstaje z szybko ochłodzonej ciekłej siarki. Jest formą niestabilną i w tem. 20oC powoli krystalizuje.

Kwiat siarczany - żółty proszek powstały w wyniku szybko schłodzonych par siarki.

 

Alotropia fosforu.

Fosfor biały - łatwo łączy się z tlenem (przechowuje się go pod wodą)

Fosfor czerwony − mniej reaktywny, nie jest toksyczny, nie rozpuszcza się w rozpuszczalnikach

Odmiany alotropowe fosforu różnią się strukturą cząsteczki.

Fosfor biały przechodzi w fosfor czerwony, przy czym wydziela się światło

Inne odmiany fosforu: fioletowy, czarny.

Przekaż darowiznę
Załóż konto | Zaloguj się

Copyright 2011-2019Chem24.pl Ta strona internetowa wykorzystuje pliki cookies. Możesz określić metody zapisywania oraz dostępu do cookies w swojej przeglądarce internetowej lub w konfiguracji usługi.