ALOTROPIA PIERWIASTKÓW CHEMICZNYCH

Definicja alotropii Alotropia Jest to zjawisko występowania, w tym samym stanie skupienia, różnych odmian tego samego pierwiastka chemicznego różniących się właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Odmiany alotropowe pierwiastka mogą różnić się między sobą strukturą krystaliczną lub liczbą atomów w cząsteczce.

Najbardziej znane pierwiastki tworzące odmiany alotropowe TLEN występujący naturalnie w formie tlenu atmosferycznego, ozonu, tetrameru O4 (tylko w stanie ciekłym - tzw. czerwony tlen). WĘGIEL występujący w formie diamentu, grafitu, fulerenu, grafenu, nanorurek i form poliynowych. FOSFOR występujący w formie fosforu czerwonego, białego, fioletowego i czarnego SIARKA występująca w formie romboidalnej, jednoskośnej i polimerycznej. ŻELAZO o sieci regularnej przestrzennie centrowanej (α i δ) oraz regularnej ściennie centrowanej (γ).

Inne pierwiastki tworzące odmiany alotropowe: arsen antymon cyna mangan selen uran

ALOTROPIA TLENU

TLEN ATMOSFERYCZNY

Po skropleniu tworzy ciecz o barwie niebieskiej Stanowi składnik powietrza niezbędny do oddychania ludzi i zwierząt oraz do podtrzymywania wszelkich procesów spalania. Flora i fauna wodna pobiera potrzebny do życia tlen bezpośrednio z wody, w której rozpuszcza się on w niewielkich ilościach. Gaz Bezbarwny Bez smaku Bez zapachu Po skropleniu tworzy ciecz o barwie niebieskiej Krzyształy są ciemnoniebieskie

OZON

Nazywany również aktywnym tlenem, zawiera trzy atomy tlenu a nie dwa jak tlen, którym oddychamy, Jest bardzo silnym sterylizatorem znanym człowiekowi. Niszczy bakterie, wirusy. Usuwa nieprzyjemne zapachy. W środowisku naturalnym ozon występuje głównie jako skutek wyładowań atmosferycznych(błyskawice), które występują w trakcie burz ( char. Świeży zapach ). Ozon powstaje także w wodospadach. - niebieski gaz - Ma większą gęstość od powietrza - Jest gazem niepalnym - Jest silnym utleniaczem

Nietrwała odmiana alotropowa tlenu, TLEN CZTEROATOMOWY O4 Nietrwała odmiana alotropowa tlenu, występuje w tlenie gazowym w temperaturze ciekłego powietrza, a także w tlenie ciekłym i zestalonym. Składa się z dwóch cząsteczek O2 powiązanych ze sobą siłami słabszymi niż siły występujące w wiązaniu atomowym.

SUBSTANCJE DIAMAGNETYCZNE To substancje mniej przenikliwe dla pola magnetycznego niż próżnia i w związku z tym ich cząsteczki przemieszczają się w polu magnetycznym z obszaru silnego działania do obszaru słabego działania , czyli są „wypychane” na zewnątrz pola magnetycznego. Cząsteczki lub atomy mające sparowane elektrony są diamagnetyczne.

SUBSTANCJE PARAMAGNETYCZNE Wykazują większą przenikliwość dla pola magnetycznego niż próżnia, dlatego ich cząsteczki przemieszczają się z pola słabszego do pola silniejszego, są więc „wciągane” do wnętrza pola. Cząsteczki lub atomy mające niesparowane elektrony są paramagnetyczne.

ELEKTRONY ZDELOKALIZOWANE To takie, których nie można przypisać konkretnym atomom w cząsteczce. NP. WZÓR CZĄSTECZKI OZONU :

ALOTROPIA WĘGLA

DIAMENT

- Minerał z gromady pierwiastków rodzimych. - łac. diamentum = "niepokonany, niezniszczalny" i nawiązuje do wyjątkowej twardości tego minerału. - Jest najtwardszą znaną substancją z występujących w przyrodzie. - Dobra przewodność cieplna - Jest izolatorem, z wyjątkiem diamentu niebieskiego, który jest półprzewodnikiem. - Jest trudno topliwy i odporny na działanie kwasów i zasad. - Może zawierać wrostki innych minerałów.

GRAFIT

Stosowany jako naturalny suchy smar. Pospolity i szeroko rozpowszechniony minerał z gromady pierwiastków rodzimych. Stosowany jako naturalny suchy smar. Nazwa pochodzi od gr. graphein = pisać, nawiązuje do tradycyjnego zastosowania tego minerału. Dobrze przewodzi prąd elektryczny i ciepło Odporny na wysoką temperaturę W przyrodzie bardzo rzadko spotyka się dobrze wykształcone kryształy grafitu. Jest minerałem giętkim, ale nie jest sprężysty. Jest krajalny i nieprzezroczysty, w dotyku jest tłusty i brudzący.

FULEREN

Cząsteczki fulerenów zawierają od 28 do ok. 1500 atomów węgla. cząsteczki składające się z parzystej liczby atomów węgla, tworzące zamkniętą, pustą w środku bryłę. Cząsteczki fulerenów zawierają od 28 do ok. 1500 atomów węgla. Fulereny są czarnymi ciałami stałymi o metalicznym połysku. Posiadają własności nadprzewodzące i półprzewodnikowe. Gęstość wynosi 1,65g/cm³ Fulereny należą do związków słabo rozpuszczalnych. Nie rozpuszczają się w polarnych rozpuszczalnikach praktycznie wcale.

GRAFEN

Bardzo dobry przewodnik Grafen zbudowany jest z pojedynczej warstwy atomów węgla tworzących połączone pierścienie. Atomy węgla tworzą w grafenie płaską, praktycznie dwuwymiarową siatkę o sześciokątnych oczkach, której struktura przypomina plaster miodu. Bardzo dobry przewodnik Bardzo wysoka ruchliwość elektronów w temperaturze pokojowej Jest niemal całkowicie przezroczysty (pochłania tylko 2,3 proc. światła), przez jego warstwę nie przechodzą nawet atomy helu. Jest ponad 100 razy mocniejszy niż stal, a zarazem tak elastyczny, że można go bez szkody rozciągnąć o 20 procent.

NANONUREK

Struktury mające postać pustych w środku walców. Najcieńsze nanorurki węglowe mają średnicę rzędu jednego nanometra, a ich długość może być miliony razy większa. Wykazują niezwykłą wytrzymałość na rozrywanie i unikalne własności elektryczne, oraz są znakomitymi przewodnikami ciepła. Najwytrzymalsze i najsztywniejsze ze znanych materiałów. Wytrzymałe na zgniatanie. Z powodu elastyczności i pustej struktury łatwo wyginają się i odkształcają pod wpływem sił ściskających lub zginających. Dobre przewodniki lub półprzewodniki. Znakomicie przewodzą ciepło wzdłuż swojej struktury

ALOTROPIA FOSFORU

FOSFOR CZERWONY Inaczej zwany fosforem bezpostaciowym. Otrzymuje się go przez prażenie fosforu białego. Jest nietoksyczny. Zapala się powyżej 400 °C, jego ugaszenie również jest bardzo trudne, ponieważ pali się nawet przy ograniczonym dostępie tlenu. Jest używany jako jeden ze składników draski na pudełkach od zapałek.

FOSFOR BIAŁY Przy zwykłym ciśnieniu fosfor biały topi się w 44 °C, a wrze w 277 °C Bardzo łatwo ulega samozapłonowi, przechowuje się go zawsze pod wodą. Jest trudny do ugaszenia, ponieważ w wysokich temperaturach reaguje z wodą, która go dodatkowo rozprasza. Jest skrajnie łatwopalny. Z tego powodu dawniej produkowano z niego zapałki. Były to jednak zapałki bardzo niebezpieczne, ponieważ zapalały się po potarciu o każdą szorstką powierzchnię, a ponadto były trujące. Jest silnie trujący; dla człowieka o wadze 60 kg śmiertelna dawka wynosi 100 mg. Fosfor biały stosowany jest jako broń zapalająca i trutka na szczury.

FOSFOR FIOLETOWY Powstaje w wyniku ogrzewania fosforu czerwonego w próżni w temperaturze ok. 550 °C. Można go też wykrystalizować z roztworu w stopionym ołowiu. Nierozpuszczalny w żadnej substancji. Odmiana mało aktywna chemicznie.

FOSFOR CZARNY Najtrwalsza odmiana fosforu. Otrzymywany przez ogrzewanie fosforu białego bez dostępu tlenu. Ma on barwę szarą, połysk metaliczny. Przewodzi prąd elektryczny. Właściwości fosforu fioletowego i czarnego są słabo poznane.

ALOTROPIA SIARKI

FORMA ROMBOIDALNA

zbudowane z ośmioczłonowych pierścieni S8, Siarka rombowa jest trwała do temperatury 95,6°C w tej temperaturze pod ciśnieniem swej własnej pary przekształca się w siarkę jednoskośną.

FORMA JEDNOSKOŚNA W temperaturze 118,9 °C siarka jednoskośna, będąc w równowadze ze swą parą, topi się i przechodzi w ciecz zbudowane z ośmioczłonowych pierścieni S8 jasnożółta substancja krystaliczna rozpuszczalna w CS2.

FORMA POLIMERYCZNA Polisiarka (siarka µ, Sµ). Gęsta, lepka ciecz. Barwa czerwonobrunatna. Zbudowana z długich spiralnych łańcuchów, osiągająca najwyższą lepkość przy temperaturze ok. 200°C. W temperaturze 445°C siarka przechodzi w stan pary.

Alotropia żelaza

ŻELAZO O SIECI REGULARNEJ PRZESTRZENNIE CENTROWANEJ (Α I Δ) Żelazo α (ferryt) - trwałe do temperatury Curie (768 °C). Znajdują się w nim obszary stałego namagnesowania (tzw. domeny magnetyczne), wytwarzające wokół siebie pole magnetyczne (jak małe magnesy). Paramagnetyk.

INNE PIERWIASTKI ARSEN posiada dwie odmiany alotropowe: 1. α – jest kruchym metalem, który matowieje w kontakcie z powietrzem i silnie reaguje z wodą. 2. β – jest żółtym, bezpostaciowym proszkiem, dużo mniej reaktywnym od odmiany α. ANTYMON posiada cztery odmiany alotropowe: 1. antymon żółty, 2. srebrzystobiały antymon metaliczny, 3.antymon czarny 4.antymon wybuchowy

CYNA posiada dwie odmiany alotropowe : 1. β (beta) zwanej cyną białą, trwałej powyżej 13,2 °C. Odmiana ta na ma sieć krystaliczną ,o gęstości 7,3 g/cm³. 2. α (alfa) o gęstości 5,85 g/cm³. MANGAN przyjmuje cztery formy alotropowe mające różne gęstości: 1. poniżej 700 °C: odmiana α 2. między 700 °C a 1079 °C: odmiana β 3. między 1079 °C a 1143 °C: odmiana γ – dość miękka, łatwo poddaje się obróbce mechanicznej 4. powyżej 1143°: odmiana δ

SELEN ma trzy odmiany alotropowe. 1. α to srebrzystoszary, kruchy metal. Utlenia się on na powietrzu powoli, nie reaguje z wodą, lecz reaguje zarówno z kwasami, jak i zasadami. 2. β to czerwone ciało amorficzne. Jest bardzo reaktywny, pali się na powietrzu i gwałtownie reaguje z wodą. 3. γ to szkliste szaroróżowe ciało stałe. Jest to odmiana pośrednia między odmianami alfa i beta – uzyskuje się ją, gwałtownie schładzając ciekły selen. URAN ma 3 formy alotropowe: 1. alfa (rombowa) stabilna do 667,7 °C 2. beta (tetragonalna) stabilna w zakresie od 667,7 do 774,8 °C 3. gamma od 774,8 °C do temperatury topnienia.

DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ. ZUZA KOWALCZYK DOMINIKA BUJNICKA KLASA 1 C