Отворите главни мени
Dijamant i grafit dve alotropske modifikacije ugljenika: čiste forme istog elementa, koje se razlikuju po strukturi.

Алотропска модификација неког елемента је појава која се дешава када се неки елемент јавља у више облика који се разликују по броју атома у молекулу или структурној формули молекула.[1][2]

ИсторијаУреди

Прву идеју о алотропији предложио је 1841. године шведски научник Јакоб Берлиуз (1779—1848).[3] Израз алотропија потиче од грчке речи allotropia, што значи различитост, променљивост.[4] Након прихватања Авогардовог закона 1860. године било је јасно да елементи могу постојати као вишеатомни молекули, и два алотропа кисеоника су признати (О2 и О3).[3] На почетку 20. века откривено је да и други елементи као што је угљеник имају алотропе због разлика у кристалној структури.

Године 1912. Оствалд, немачки хемичар, приметио је да је алотропија елемената само посебан случај полиморфизма тих супстанци, и одлучио да прекине употребу израза "алотропија" и уместо тога користи изразе "полиморф" и "полиморфизам". Иако су многи хемичари прихватили овај савет и понављали га другима, ИУПАЦ и већина књига о хемији и даље користи термин алотропије.[5]

Разлике између особина алотропа једног елементаУреди

Алотропи су различите форме истог елемента и могу да искажу веома различите физичке особине и хемијске реакције и понашања. Разлика између алотропских форми базира се на истим силама које утичу и на друге структуре, на пример светло, притистак и температура. Стабилност неких алотропа зависи од услова средине. На пример, гвожђе се мења од ферита до аустенита изнад 906 °C. Калај у трансформацији прелази из металне форме у полу-проводник испод 13,2 °C. Пример различитог хемијског понашања алотропа су (ди)кисеоник(O2) и озон (O3). Озон је много јачи оксиданс од кисеоника.

НеметалиУреди

КисеоникУреди

Кисеоник има неколико алотропских модификација.

  • Дикисеоник О2 - Безбојан гас који се налази у ваздуху
  • Озон О3 - Плавичаст, формира озонски омотач
  • Тетракисеоник (или оксозон) О4 - метастабилан
  • Октакисеоник О8 - црвене боје, специфичне густине

УгљеникУреди

Алотропске модификације угљеника се разликују по структури молекула и структури кристалне решетке.

  • Аморфни угљеник - атоми угљеника нису повезани у кристалну решетку.
  • Дијамант - веома чврст, једна од најтврђих супстанца у природи. Атоми угљеника су распоређени у тетраедар. Слабо проводи струју, међутим одлично проводи топлоту.
  • Графит - Црн и мекан, у чврстом агрегатном стању. Атоми угњеника су распоређени у равни, а затим се ти слојеви "пакују". Баш ова слојевитост узрокује мекоћу графита.
  • Фулерен - атоми угљеника распоређени су сферно, на пример букминстерфулерен (C60).
  • Нанотубе (наноцев) - алотроп угљеника са цилиндричном структуром.

ФосфорУреди

  • Бели фосфор P4 - чврст, веома реактиван, беле боје
  • Црвени фосфор - настаје од белог фосфора, мање реактиван
  • Љубичаст и црни фосфор Pn

СумпорУреди

Постоји велики број алотропа сумпора, најпознатији су

МеталоидиУреди

БорУреди

  • Аморфни бор (B12) - прах браон боје
  • α-ромобоедарски бор
  • β-ромобоедарски бор
  • γ-ромобоедарски бор
  • α-тетрагонални бор
  • β-тетрагонални бор
  • Суперпроводна фаза (под великим притиском)

СилицијумУреди

АрсенУреди

  • Жути арсен (Аs4) - молекуларни неметални арсеник, са истом структуром као и бели фосфор
  • Сиви арсен - металоид, полимерни Аs
  • Црни арсен - молекуларни неметални арсеник, са истом структуром као црвени фосфор

ГерманијумУреди

  • α-германијум - полуметал, иста структура као дијамант
  • β-германијум - металан, иста структура као β-калај

АнтимонУреди

  • плаво-бели антимон - металоид, стабилна форма, иста структура као и сиви арсеник
  • жути антимон - неметалан
  • црни антимон - неметалан
  • експлозивни антимон

ПолонијумУреди

  • α-полонијум - металан, кубична структура
  • β-полонијум - ромбоедарска структура

НаноалотропиУреди

Концепт наноалотропије је предложио 2017. године професор Рафал Клајн из Одељења органске хемије при Вајцмановом научном институту.[6] Наноалотропи, или алотропи наноматеријала, су нанопорозни материјали који имају исту хемијску композицију (e.g., Au), али се разликују по њиховој архитектури на наноскали (то јест, на скали од 10 до 100 пута димензије појединачних атома).[7] Такви наноалотрипи могу да помогну при стварању ултра малих електронских уређаја и проналажењу других индустријских апликација.[7] Различите архитектуре наночестица имају за последицу различита својства, као што је показано површински појачаном Рамановом спектроскопијом примењеном на неколико различитих наноалотропа злата.[6] Такође је креирана двостепна метода за генерисање наноалотропа.[7]

РеференцеУреди

  1. ^ Allotrope in IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Electronic/ version, http://goldbook.iupac.org/A00243.html. Accessed March 2007.
  2. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  3. 3,0 3,1 Jensen, W. B. (2006), „The Origin of the Term Allotrope”, J. Chem. Educ., 83 (6): 838—39, Bibcode:2006JChEd..83..838J, doi:10.1021/ed083p838 
  4. ^ „allotropy”, A New English Dictionary on Historical Principles, 1, Oxford University Press, 1888, стр. 238 
  5. ^ Jensen 2006, citing Addison, W. E. The Allotropy of the Elements (Elsevier 1964) that many have repeated this advice.
  6. 6,0 6,1 Udayabhaskararao, Thumu; Altantzis, Thomas; Houben, Lothar; Coronado-Puchau, Marc; Langer, Judith; Popovitz-Biro, Ronit; Liz-Marzán, Luis M.; Vuković, Lela; Král, Petr (27. 10. 2017). „Tunable porous nanoallotropes prepared by post-assembly etching of binary nanoparticle superlattices”. Science (на језику: енглески). 358 (6362): 514—518. Bibcode:2017Sci...358..514U. ISSN 0036-8075. PMID 29074773. doi:10.1126/science.aan6046. 
  7. 7,0 7,1 7,2 „Materials That Don't Exist in Nature Might Lead to New Fabrication Techniques”. israelbds.org (на језику: енглески). Архивирано из оригинала на датум 09. 12. 2017. Приступљено 8. 12. 2017. 

ЛитератураУреди

  • Addison, W. E. (1964). The Allotropy of the Elements. London, U.K.: Oldbourne Press.
  • Aldersey-Williams, Hugh (1995). The Most Beautiful Molecule. An Adventure in Chemistry. London, U.K.: Aurum Press.
  • Baggott, Jim (1994). Perfect Symmetry: The Accidental Discovery of Buckminsterfullerene. Oxford, U.K.: Oxford University Press.
  • Bailar, John C., Jr.; Emeléus, Harry J.; Nyholm, Ronald; Trotman-Dickenson, Aubrey F., eds. (1973). Comprehensive Inorganic Chemistry. Oxford, U.K.: Pergamon Press.
  • Cotton, F. Albert, and Wilkinson, Geoffrey (1999). Advanced Inorganic Chemistry , 6th edition. New York: Wiley-Interscience.
  • Donohue, Jerry (1974). The Structure of the Elements. New York: Wiley-Interscience.
  • Emsley, John (1991). The Elements. Oxford, U.K.: Clarendon Press.
  • Emsley, John (2000). The Shocking History of Phosphorus. A Biography of the Devil's Element. London, U.K.: Macmillan.
  • Greenwood, Norman N., and Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements , 2nd edition. Boston: Butterworth-Heinemann, 1997.
  • Housecroft, Catherine E., and Constable, Edwin C. (2002). Chemistry. An Introduction to Organic, Inorganic and Physical Chemistry. 2nd edition. Harlow, U.K.: Prentice Hall.
  • Lee, John D. (1991). Concise Inorganic Chemistry , 4th edition. London, U.K.: Chapman and Hall.
  • Taylor, Roger, ed. (1995). The Chemistry of Fullerenes. River Edge, NJ: World Scientific.

Спољашње везеУреди