Chemie

Allotropie


Allotropie ist die Eigenschaft, dass einige chemische Elemente eine oder mehrere verschiedene einfache Substanzen bilden müssen. Sie sind Allotrope: Kohlenstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel.

Kohlenstoff hat zwei Allotrope: Diamant und Graphit. Diese beiden Substanzen scheinen nichts gemeinsam zu haben. Graphit ist ein weicher grauer Feststoff mit einem schlechten Metallglanz, der gut mit Elektrizität und Wärme in Berührung kommt und eine Dichte von 2,25 g / ml hat.

Der Diamant ist ein harter Feststoff (der härteste von allen), hat eine adamantine Brillanz, leitet weder Strom noch Wärme und hat eine Dichte von 3,51 g / ml. Beiden gemeinsam ist jedoch die gleiche chemische Zusammensetzung, ausgedrückt durch die Formel Cn, wobei n eine sehr große und unbestimmte Zahl ist.

Der Hauptunterschied liegt in der kristallinen Anordnung der Kohlenstoffatome. In Graphit bilden sich Sechsecke. Jedes Kohlenstoffatom ist an nur drei andere Kohlenstoffatome gebunden, in flachen Blättern, die schwach voneinander angezogen sind. Im Diamanten ist jedes Kohlenstoffatom auch an vier andere Kohlenstoffatome gebunden.



Sauerstoff hat zwei Allotrope, die zwei einfache Substanzen bilden: Sauerstoffgas (O2) und Ozongas (O3).

Sauerstoffgas ist farblos und geruchlos. Es ist Teil der Atmosphäre und unverzichtbar für das Leben aerober Wesen. Pflanzen geben es durch Photosynthese an die Atmosphäre zurück.

Ozongas ist ein bläuliches Gas mit einem starken und unangenehmen Geruch. Als bakterizides Mittel wird es bei der Wasserreinigung in sogenannten Ozonisierern eingesetzt. Ozon ist in der Stratosphäre vorhanden, etwa 20 km bis 30 km von der Erdoberfläche entfernt. Es bildet eine Schicht, die einen Teil der ultravioletten (UV) Strahlen der Sonne absorbiert und verhindert, dass diese für lebende Organismen schädlich werden.


SAUERSTOFFGAS

Ozongas

Phosphor hat zwei allotrope Hauptformen: weißer Phosphor und roter Phosphor.

Weißer Phosphor (P4) ist ein weißer Feststoff, der wie Wachs aussieht. Es ist sehr reaktiv, hat eine Dichte von 1,82 g / ml und schmilzt bei einer Temperatur von 44 ° C und siedet bei 280 ° C. Wenn wir in Abwesenheit von Luft auf 300 ° C erhitzen, wird roter Phosphor, der stabiler (weniger reaktiv) ist.

Roter Phosphor ist ein dunkelrotes, amorphes Pulver (das keine kristalline Struktur aufweist). Es hat eine Dichte von 2,38 g / ml, Schmelzpunkt 590 ° C. Jedes Staubkorn dieser Substanz besteht aus Millionen von P4-Molekülen, die zu einem Riesenmolekül (P∞) zusammengefügt sind.

Schwefel hat zwei Hauptallotrope: orthorhombischen oder einfach rhombischen Schwefel und monocyclischen Schwefel. Beide Formen werden von ringförmigen Molekülen mit acht Schwefelatomen gebildet (S8). Der Unterschied liegt in der molekularen Anordnung im Raum. Sie produzieren verschiedene Kristalle.

Rhombische Kristalle haben eine Dichte von 2,08 g / ml und einen Schmelzpunkt von 112,8 ° C. Monocyclen haben eine Dichte von 1,96 g / ml und einen Schmelzpunkt von 119,2 ° C.

Beide Schwefelallotope sieden bei einer Temperatur von 445 ° C. Es ist gelb, geruchlos, wasserunlöslich und in Schwefelkohlenstoffpulver (CS2).


Video: Allotropie (Oktober 2021).