Dans notre article, vous apprendrez ce qu'est l'allotropie. Ce concept est répandu dans la nature. Par exemple, l'oxygène et l'ozone sont des substances constituées uniquement de l'élément chimique oxygène. Comment est-ce possible? Découvrons-le ensemble.
Définition du concept
L'allotropie est le phénomène de l'existence d'un élément chimique sous la forme de deux substances simples ou plus. Jens Berzelius, chimiste et minéralogiste suédois, est considéré comme son découvreur. L'allotropie est un phénomène qui a beaucoup en commun avec le polymorphisme cristallin. Cela a provoqué un long débat parmi les scientifiques. À l'heure actuelle, ils sont arrivés à la conclusion que le polymorphisme n'est caractéristique que pour les substances solides simples.
Causes de l'allotropie
Tous les éléments chimiques ne peuvent pas former plusieurs substances simples. La capacité d'allotropie est due à la structure de l'atome. Le plus souvent, il se produit dans des éléments qui ont une valeur variable de l'état d'oxydation. Ceux-ci incluent les semi- et non-métaux, les gaz inertes et les halogènes.
L'allotropie peut être due à plusieurs raisons. Ceux-ci incluent un nombre différent d'atomes, l'ordre de leur connexion dans une molécule, le parallélisme des spins électroniques, le typeréseau cristallin. Considérons ces types d'allotropie à l'aide d'exemples spécifiques.
Oxygène et ozone
Ce type d'allotropie est un exemple de la façon dont un nombre différent d'atomes d'un élément chimique détermine les propriétés physiques et chimiques d'une substance. Ceci s'applique également à l'impact physiologique sur les organismes vivants. Ainsi, l'oxygène se compose de deux atomes d'oxygène, l'ozone - de trois.
Quelle est la différence entre ces substances ? Les deux sont gazeux. L'oxygène n'a ni couleur, ni goût, ni odeur, il est une fois et demie plus léger que l'ozone. Cette substance est très soluble dans l'eau et, avec la diminution de la température, la vitesse de ce processus ne fait qu'augmenter. L'oxygène est nécessaire à tous les organismes pour la respiration. Par conséquent, cette substance est vitale.
L'ozone est bleu. Chacun de nous a senti son odeur caractéristique après la pluie. C'est dur, mais assez agréable. Comparé à l'oxygène, l'ozone est plus réactif. Quelle est la raison? Lorsque l'ozone se décompose, une molécule d'oxygène et un atome d'oxygène libre se forment. Il entre immédiatement dans des réactions composées, formant de nouvelles substances.
Les étonnantes propriétés du carbone
Mais le nombre d'atomes dans une molécule de carbone reste toujours le même. En même temps, il forme des substances complètement différentes. Les modifications les plus courantes du carbone sont le diamant et le graphite. La première substance est considérée comme la plus dure de la planète. Cette propriété est due au fait que les atomes du diamant sont liés par de fortes liaisons covalentes dans toutes les directions. Ensemble, ils forment un réseau tridimensionnel de tétraèdres.
Dans le graphite, des liaisons fortes ne se forment qu'entre des atomes situés dans un plan horizontal. Pour cette raison, il est presque impossible de casser une tige de graphite dans le sens de la longueur. Mais les liaisons qui relient les couches horizontales de carbone entre elles sont très faibles. Par conséquent, chaque fois que nous dessinons un simple crayon sur du papier, une marque grise reste dessus. C'est la couche de carbone.
Allotropie du soufre
La raison de la modification du soufre réside également dans les caractéristiques de la structure interne des molécules. La forme la plus stable est rhombique. Les cristaux de ce type d'allotropie du soufre sont appelés rhomboïdaux. Chacun d'eux est formé de molécules en forme de couronne, chacune comprenant 8 atomes. Selon ses propriétés physiques, le soufre rhombique est un solide jaune. Non seulement il ne se dissout pas dans l'eau, mais il n'est même pas mouillé par celle-ci. La conductivité thermique et électrique est très faible.
La structure du soufre monoclinique est représentée par un parallélépipède à coins obliques. Visuellement, cette substance ressemble à des aiguilles jaune foncé. Si le soufre est fondu puis placé dans de l'eau froide, sa nouvelle modification se forme. Sa structure originale se décomposera en chaînes polymères de différentes longueurs. C'est ainsi que l'on obtient le soufre plastique - une masse caoutchouteuse brune.
Modifications du phosphore
Les scientifiques ont 11 types de phosphore. Son allotropie a été découverte presque par hasard, comme cette substance elle-même. A la recherche de la pierre philosophale, l'alchimiste Brand reçut une lumineusesubstance sèche résultant de l'évaporation de l'urine. C'était du phosphore blanc. Cette substance se caractérise par une activité chimique élevée. Il suffit d'élever la température à 40 degrés pour que le phosphore blanc réagisse avec l'oxygène et s'enflamme.
Pour le phosphore, la cause de l'allotropie est une modification de la structure du réseau cristallin. Il ne peut être modifié que sous certaines conditions. Ainsi, en augmentant la pression et la température dans une atmosphère de dioxyde de carbone, on obtient du phosphore rouge. Chimiquement, il est moins actif, il n'est donc pas caractérisé par la luminescence. Lorsqu'il est chauffé, il se transforme en vapeur. Nous le voyons chaque fois que nous allumons des allumettes régulières. La surface de la grille ne contient que du phosphore rouge.
Ainsi, l'allotropie est l'existence d'un élément chimique sous la forme de plusieurs substances simples. Le plus souvent trouvé parmi les non-métaux. Les principales raisons de ce phénomène sont considérées comme un nombre différent d'atomes qui forment une molécule d'une substance, ainsi qu'un changement dans la configuration du réseau cristallin.
