No nosso artigo você aprenderá o que é alotropia. Este conceito é difundido na natureza. Por exemplo, oxigênio e ozônio são substâncias que consistem apenas no elemento químico oxigênio. Como isso é possível? Vamos descobrir juntos.
Definição do conceito
Alotropia é o fenômeno da existência de um elemento químico na forma de duas ou mais substâncias simples. Jens Berzelius, químico e mineralogista da Suécia, é considerado seu descobridor. A alotropia é um fenômeno que tem muito em comum com o polimorfismo cristalino. Isso causou um longo debate entre os cientistas. Atualmente, eles chegaram à conclusão de que o polimorfismo é característico apenas para substâncias sólidas simples.
Causas da alotropia
Nem todos os elementos químicos podem formar várias substâncias simples. A capacidade de alotropia é devido à estrutura do átomo. Na maioria das vezes, ocorre em elementos que têm um valor variável do estado de oxidação. Estes incluem semi e não metais, gases inertes e halogênios.
Alotropia pode ser devido a várias razões. Estes incluem um número diferente de átomos, a ordem de sua conexão em uma molécula, o paralelismo dos spins dos elétrons, o tipoestrutura de cristal. Vamos considerar esses tipos de alotropia usando exemplos específicos.
Oxigênio e ozônio
Este tipo de alotropia é um exemplo de como um número diferente de átomos de um elemento químico determina as propriedades físicas e químicas de uma substância. Isso também se aplica ao impacto fisiológico nos organismos vivos. Então, o oxigênio consiste em dois átomos de oxigênio, ozônio - de três.
Qual é a diferença entre essas substâncias? Ambos são gasosos. O oxigênio não tem cor, sabor ou cheiro, é uma vez e meia mais leve que o ozônio. Essa substância é altamente solúvel em água e, com a diminuição da temperatura, a velocidade desse processo só aumenta. O oxigênio é necessário por todos os organismos para a respiração. Portanto, esta substância é vital.
Ozônio é azul. Cada um de nós sentiu seu cheiro característico depois da chuva. É duro, mas bastante agradável. Comparado ao oxigênio, o ozônio é mais reativo. Qual é a razão? Quando o ozônio se decompõe, uma molécula de oxigênio e um átomo de oxigênio livre são formados. Ele imediatamente entra em reações compostas, formando novas substâncias.
As incríveis propriedades do carbono
Mas o número de átomos em uma molécula de carbono permanece sempre o mesmo. Ao mesmo tempo, forma substâncias completamente diferentes. As modificações mais comuns de carbono são diamante e grafite. A primeira substância é considerada a mais dura do planeta. Essa propriedade se deve ao fato de que os átomos do diamante estão ligados por fortes ligações covalentes em todas as direções. Juntos eles formam uma rede tridimensional de tetraedros.
Na grafite, ligações fortes são formadas apenas entre átomos localizados em um plano horizontal. Por esta razão, é quase impossível quebrar uma haste de grafite longitudinalmente. Mas as ligações que conectam as camadas horizontais de carbono são muito fracas. Portanto, toda vez que desenhamos um simples lápis no papel, uma marca cinza permanece nele. Esta é a camada de carbono.
Alotropia do enxofre
A razão para a modificação do enxofre também está nas características da estrutura interna das moléculas. A forma mais estável é rômbica. Cristais deste tipo de alotropia de enxofre são chamados de rombóides. Cada um deles é formado por moléculas em forma de coroa, cada uma das quais inclui 8 átomos. De acordo com suas propriedades físicas, o enxofre rômbico é um sólido amarelo. Não só não se dissolve na água, como também não é molhado por ela. O calor e a condutividade elétrica são muito baixos.
A estrutura do enxofre monoclínico é representada por um paralelepípedo com cantos oblíquos. Visualmente, esta substância se assemelha a agulhas amarelas escuras. Se o enxofre é derretido e depois colocado em água fria, sua nova modificação é formada. Sua estrutura original se decompõe em cadeias de polímeros de diferentes comprimentos. É assim que o enxofre plástico é obtido - uma massa de borracha marrom.
Modificações de fósforo
Os cientistas têm 11 tipos de fósforo. Sua alotropia foi descoberta quase por acidente, como esta própria substância. Em busca da pedra filosofal, o alquimista Brand recebeu umasubstância seca resultante da evaporação da urina. Era fósforo branco. Esta substância é caracterizada por alta atividade química. Basta elevar a temperatura para 40 graus para que o fósforo branco reaja com o oxigênio e incendeie.
Para o fósforo, a causa da alotropia é uma mudança na estrutura da rede cristalina. Ele só pode ser alterado sob certas condições. Assim, aumentando a pressão e a temperatura em uma atmosfera de dióxido de carbono, obtém-se o fósforo vermelho. Quimicamente, é menos ativo, por isso não é caracterizado por luminescência. Quando aquecido, transforma-se em vapor. Vemos isso toda vez que acendemos partidas regulares. A superfície da grade contém apenas fósforo vermelho.
Então, alotropia é a existência de um elemento químico na forma de várias substâncias simples. Mais frequentemente encontrado entre os não-metais. As principais razões para esse fenômeno são consideradas um número diferente de átomos que formam uma molécula de uma substância, bem como uma mudança na configuração da rede cristalina.
