Tabla de Contenidos
En allotrop er hver av de forskjellige stabile formene vi kan finne eller tilberede et rent grunnstoff i . Det vil si at allotroper er de forskjellige formene som elementære stoffer forekommer i, enten naturlig eller syntetisk. Et vanlig eksempel på en allotrop er grafitt, som er en av formene som grunnstoffet karbon kan oppnås i.
En annen viktig allotrop av karbon er diamant, en ekstremt hard, gjennomsiktig krystallinsk form av elementet som danner grunnlaget for livet. Med unntak av syntetiske (kunstig syntetiserte) elementer, har hvert element i det periodiske systemet minst en allotrop, selv om den vanligvis har flere. Mens noen av disse allotropene kan være verdiløse, kan andre være ekstremt verdifulle, som illustrert av forskjellen mellom grafittkarbon og diamantkarbon.
Egenskaper og egenskaper til allotroper
fysiske egenskaper
Eksemplet med karbon illustrerer et veldig viktig aspekt ved allotroper, som er at de kan ha radikalt motsatte fysiske og kjemiske egenskaper og egenskaper.
Karbongrafitt, for eksempel, er et elektrisk ledende materiale, det er veldig mykt, det har en struktur i form av lag eller ark av karbonatomer med sp 2 hybridisering koblet sammen ved hjelp av enkelt- og dobbeltbindinger som konstant utveksles . resonans.
I stedet er diamant det hardeste materialet vi vet om. Det er dannet av et tredimensjonalt krystallgitter der hvert karbonatom er samtidig koblet til fire andre atomer ved hjelp av enkeltkovalente bindinger. Denne egenskapen gjør diamant til en av de beste elektriske isolatorene som er kjent (i motsetning til grafitt, som er en leder).
Kjemiske egenskaper
Allotroper har også ofte markant forskjellige kjemiske egenskaper. For eksempel kan fosfor finnes i form av forskjellige allotroper, blant hvilke hvitt, rødt og svart fosfor er de vanligste. Hvitt og rødt fosfor har lignende fosforatomer med tetraedrisk geometri. Imidlertid er hvitt fosfor ekstremt giftig og svært brannfarlig, og antennes spontant bare ved å komme i kontakt med oksygen i luften. Dette gjør den nyttig som sikring i visse eksplosiver som håndgranater.
I stedet er rødt fosfor mye mer stabilt. Det kan komme i kontakt med luft uten å forårsake brann. På den annen side dannes svart fosfor bare under forhold med høyt trykk og en temperatur på mer enn 200 °C, men når det først er dannet, kan det avkjøles og er enda mer stabilt enn rødt fosfor.
fysisk tilstand
Eksemplene på allotropene av fosfor nevnt i forrige avsnitt er alle faste ved romtemperatur. Imidlertid kan allotroper også eksistere i andre aggregeringstilstander. For eksempel, i tillegg til de tre faste isotopene som er nevnt (og minst like mange flere), kan fosfor også eksistere som en gassformig allotrop med formelen P 4 , som danner en tetraedrisk struktur med ett fosfor ved hvert toppunkt.
krystallstruktur
Til slutt kan allotroper også differensieres fra hverandre basert på deres krystallstruktur. Vi har allerede sett hvordan karbon kan danne to vidt forskjellige typer tredimensjonale strukturer som gir opphav til markant forskjellige egenskaper. I tillegg til dette kan det hende at noen allotroper heller ikke har en veldefinert krystallstruktur, i så fall sies de å være amorfe allotroper.
Fra et makroskopisk synspunkt er amorfe allotroper enkle å gjenkjenne fordi ingen type fasett eller definert struktur er observert på overflaten som antyder en svært ordnet indre struktur.
Mikroskopisk er imidlertid amorfe faste stoffer ofte ganske enkelt en blanding av et stort antall små krystallinske faste stoffer av forskjellige størrelser, og til og med forskjellige lokale krystallstrukturer.
Viktigheten av allotroper
Allotropien til et element kan bli ekstremt viktig fra mange synspunkter. Det faktum at noen allotroper er mer stabile enn andre gjør dem å foretrekke for transport og håndtering av det respektive elementet. På den annen side har noen allotroper ønskelige egenskaper som andre allotroper ikke har.
Et eksempel på det ovennevnte er hardheten til diamant, ledningsevnen til grafitt, og kombinasjonen av hardhet og ledningsevnen til en annen svært viktig allotrop av karbon, den som utgjør karbon nanorør.
På den annen side kan transformasjon av en allotrop til en annen være avgjørende for mange industrielle anvendelser av de forskjellige elementene. For eksempel er silisium et av de viktigste elementene i elektronikkindustrien. Det er halvlederen som danner grunnlaget for alle mikrobrikkene og prosessorene som driver alle våre elektroniske enheter. Imidlertid kan silisium finnes i to allotropiske former: amorft silisium og krystallinsk silisium.
Amorft silisium brukes som halvleder ved fremstilling av rimelige solcellepaneler, mens for fremstilling av mikrobrikker kan kun monokrystallinsk silisium brukes, det vil si at det trengs en gigantisk enkeltkrystall av silisium der alle atomene er perfekt ordnet i for å lage mønstrene som er en del av kretsene til hver mikrobrikke.
Eksempler på vanlige allotroper
Naturlige allotroper av karbon:
karbongrafitt
diamant karbon
grafen
enkeltveggede karbon nanorør
dobbeltveggede karbon nanorør
flerveggede karbon nanorør
Fullerener som Buckminsterfuleren eller C 60
Naturlige allotroper av oksygen:
Atomisk oksygen (O)
Gassformig eller molekylært oksygen (O 2 )
Ozon ( O3 )
Tetraoksygen (O 4 )
fast oksygen O 8
Naturlige allotroper av nitrogen:
Gassformig molekylært nitrogen (N 2 )
kubikk fast nitrogen
sekskantet fast nitrogen
Naturlige allotroper av bor:
Amorft bor (brunt pulver)
α-rhomboedral bor
β-rhomboedral bor
bor-γ steinsalt
Borofener (strukturer som ligner på grafen, men laget av bor i stedet for karbon)
Referanser
Bolívar, G. (2019, 10. juli). Bor: historie, egenskaper, struktur, bruk . livsvarig. https://www.lifeder.com/boro/
Chang, R., & Goldsby, K. (2013). Kjemi (11. utgave). McGraw-Hill Interamericana de España SL
Educaplus.org. (n.d.). Elementegenskaper . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/alotropos.html
Blomster, G. (2021, 11. juni). Hva er de allotropiske formene for nitrogen? The-Answer.com. https://la-respuesta.com/preguntas-comunes/cuales-son-las-formas-alotropicas-del-nitrogeno/
