من مقالتنا سوف تتعلم ما هو التآصل. هذا المفهوم واسع الانتشار في الطبيعة. على سبيل المثال ، الأكسجين والأوزون عبارة عن مواد تتكون فقط من عنصر الأكسجين الكيميائي. كيف يكون هذا ممكنا؟ دعونا نفهمها معا
تعريف المفهوم
Allotropy هو ظاهرة وجود عنصر كيميائي واحد في شكل مادتين بسيطتين أو أكثر. يُعتبر جينس برزيليوس ، الكيميائي وعالم المعادن من السويد ، مكتشفًا لها. Allotropy هي ظاهرة تشترك كثيرًا مع تعدد الأشكال البلوري. تسبب هذا في نقاش طويل بين العلماء. في الوقت الحاضر ، توصلوا إلى استنتاج مفاده أن تعدد الأشكال هو خاصية مميزة فقط للمواد الصلبة البسيطة.
أسباب التآصل
لا يمكن لجميع العناصر الكيميائية أن تشكل عدة مواد بسيطة. تعود القدرة على التآصل إلى بنية الذرة. غالبًا ما يحدث في العناصر التي لها قيمة متغيرة لحالة الأكسدة. وتشمل هذه المواد شبه المعدنية واللامعدنية والغازات الخاملة والهالوجينات.
يمكن أن يكون التآصل نتيجة لعدة أسباب. يتضمن ذلك عددًا مختلفًا من الذرات ، وترتيب ارتباطها بالجزيء ، وتوازي دوران الإلكترون ، والنوعشعرية الكريستال. لنفكر في هذه الأنواع من التآصل باستخدام أمثلة محددة.
الأكسجين والأوزون
هذا النوع من التآصل هو مثال على كيفية قيام عدد مختلف من ذرات عنصر كيميائي واحد بتحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة. ينطبق هذا أيضًا على التأثير الفسيولوجي على الكائنات الحية. لذلك ، يتكون الأكسجين من ذرتين من الأكسجين ، والأوزون - من ثلاث ذرات
ما الفرق بين هذه المواد؟ كلاهما غازي. الأكسجين ليس له لون أو طعم أو رائحة ، فهو أخف مرة ونصف من الأوزون. هذه المادة عالية الذوبان في الماء ، ومع انخفاض درجة الحرارة ، يزداد معدل هذه العملية فقط. الأكسجين ضروري لجميع الكائنات الحية للتنفس. لذلك فهذه المادة حيوية.
الأوزون أزرق. شعر كل منا برائحته المميزة بعد المطر. إنه قاسي ، لكنه ممتع للغاية. بالمقارنة مع الأكسجين ، يكون الأوزون أكثر تفاعلًا. ماهو السبب؟ عندما يتحلل الأوزون ، يتشكل جزيء الأكسجين وذرة الأكسجين الحرة. يدخل على الفور في تفاعلات مركبة مكونة مواد جديدة.
الخصائص المذهلة للكربون
لكن عدد الذرات في جزيء الكربون يظل دائمًا كما هو. في الوقت نفسه ، تشكل مواد مختلفة تمامًا. أكثر تعديلات الكربون شيوعًا هي الماس والجرافيت. تعتبر المادة الأولى هي الأصعب على هذا الكوكب. ترجع هذه الخاصية إلى حقيقة أن ذرات الماس مرتبطة بروابط تساهمية قوية في جميع الاتجاهات. يشكلون معًا شبكة ثلاثية الأبعاد من رباعي الأسطح.
في الجرافيت ، تتشكل الروابط القوية فقط بين الذرات الموجودة في المستوى الأفقي. لهذا السبب ، يكاد يكون من المستحيل كسر قضيب الجرافيت بالطول. لكن الروابط التي تربط الطبقات الأفقية للكربون ببعضها البعض ضعيفة للغاية. لذلك ، في كل مرة نرسم فيها قلم رصاص بسيط على الورق ، تبقى علامة رمادية عليه. هذه طبقة من الكربون.
تآصل الكبريت
يكمن سبب تعديل الكبريت أيضًا في ميزات البنية الداخلية للجزيئات. الشكل الأكثر استقرارًا هو الشكل المعيني. تسمى بلورات هذا النوع من تآصل الكبريت المعيني. يتكون كل منها من جزيئات على شكل تاج ، كل منها يحتوي على 8 ذرات. وفقًا لخصائصه الفيزيائية ، فإن الكبريت المعيني هو مادة صلبة صفراء. إنه لا يذوب في الماء فحسب ، بل لا يبلل به. الموصلية الحرارية والكهربائية منخفضة للغاية.
يتم تمثيل هيكل الكبريت أحادي الميل من خلال خط متوازي مع زوايا مائلة. بصريا ، هذه المادة تشبه الإبر الصفراء الداكنة. إذا تم صهر الكبريت ثم وضعه في ماء بارد ، يتم تشكيل تعديله الجديد. سوف ينقسم هيكلها الأصلي إلى سلاسل بوليمر ذات أطوال مختلفة. هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على الكبريت البلاستيكي - كتلة مطاطية بنية.
تعديلات الفوسفور
العلماء لديهم 11 نوعا من الفوسفور. تم اكتشاف تآصله عن طريق الصدفة ، مثل هذه المادة نفسها. بحثًا عن حجر الفيلسوف ، تلقى الكيميائي براند مضيئةمادة جافة ناتجة عن تبخر البول. كان عبارة عن فسفور أبيض. تتميز هذه المادة بالنشاط الكيميائي العالي. يكفي رفع درجة الحرارة إلى 40 درجة حتى يتفاعل الفسفور الأبيض مع الأكسجين ويشتعل.
بالنسبة للفوسفور ، فإن سبب التآصل هو تغيير في بنية الشبكة البلورية. لا يمكن تغييره إلا في ظل ظروف معينة. لذلك ، عن طريق زيادة الضغط ودرجة الحرارة في جو من ثاني أكسيد الكربون ، يتم الحصول على الفوسفور الأحمر. كيميائيا ، هو أقل نشاطا ، لذلك لا يتسم بالإضاءة. عندما يسخن ، يتحول إلى بخار. نرى هذا في كل مرة نضيء فيها مباريات منتظمة. يحتوي السطح المحزوز فقط على الفوسفور الأحمر.
إذن ، التآصل هو وجود عنصر كيميائي واحد في شكل عدة مواد بسيطة. غالبا ما توجد بين اللافلزات. تعتبر الأسباب الرئيسية لهذه الظاهرة عددًا مختلفًا من الذرات التي تشكل جزيءًا من مادة ، بالإضافة إلى تغيير في تكوين الشبكة البلورية.
