De nuestro artículo aprenderá qué es la alotropía. Este concepto está muy extendido en la naturaleza. Por ejemplo, el oxígeno y el ozono son sustancias que se componen únicamente del elemento químico oxígeno. ¿Cómo es esto posible? Averigüémoslo juntos.
Definición del concepto
La alotropía es el fenómeno de la existencia de un elemento químico en forma de dos o más sustancias simples. Jens Berzelius, un químico y mineralogista de Suecia, es considerado su descubridor. La alotropía es un fenómeno que tiene mucho en común con el polimorfismo cristalino. Esto provocó un largo debate entre los científicos. Actualmente, han llegado a la conclusión de que el polimorfismo es característico solo de las sustancias sólidas simples.
Causas de la alotropía
No todos los elementos químicos pueden formar varias sustancias simples. La capacidad de alotropía se debe a la estructura del átomo. Muy a menudo, ocurre en elementos que tienen un valor variable del estado de oxidación. Estos incluyen semimetales y no metales, gases inertes y halógenos.
La alotropía puede deberse a varias razones. Estos incluyen un número diferente de átomos, el orden de su conexión en una molécula, el paralelismo de los espines de los electrones, el tipored cristalina. Consideremos estos tipos de alotropía usando ejemplos específicos.
Oxígeno y ozono
Este tipo de alotropía es un ejemplo de cómo un número diferente de átomos de un elemento químico determina las propiedades físicas y químicas de una sustancia. Esto también se aplica al impacto fisiológico en los organismos vivos. Entonces, el oxígeno consta de dos átomos de oxígeno, el ozono, de tres.
¿Cuál es la diferencia entre estas sustancias? Ambos son gaseosos. El oxígeno no tiene color, sabor ni olor, es una vez y media más ligero que el ozono. Esta sustancia es altamente soluble en agua y, al disminuir la temperatura, la velocidad de este proceso solo aumenta. Todos los organismos necesitan oxígeno para respirar. Por lo tanto, esta sustancia es vital.
El ozono es azul. Cada uno de nosotros sintió su olor característico después de la lluvia. Es duro, pero bastante agradable. En comparación con el oxígeno, el ozono es más reactivo. ¿Cuál es la razón? Cuando el ozono se descompone, se forman una molécula de oxígeno y un átomo de oxígeno libre. Inmediatamente entra en reacciones compuestas, formando nuevas sustancias.
Las sorprendentes propiedades del carbono
Pero el número de átomos en una molécula de carbono siempre es el mismo. Al mismo tiempo, forma sustancias completamente diferentes. Las modificaciones más comunes del carbono son el diamante y el grafito. La primera sustancia es considerada la más dura del planeta. Esta propiedad se debe al hecho de que los átomos del diamante están unidos por fuertes enlaces covalentes en todas las direcciones. Juntos forman una red tridimensional de tetraedros.
En el grafito, los enlaces fuertes se forman solo entre átomos ubicados en un plano horizontal. Por esta razón, es casi imposible romper una varilla de grafito a lo largo. Pero los enlaces que conectan las capas horizontales de carbono entre sí son muy débiles. Por lo tanto, cada vez que dibujamos un simple lápiz sobre papel, queda una marca gris en él. Esta es la capa de carbono.
Alotropía del azufre
La razón de la modificación del azufre también radica en las características de la estructura interna de las moléculas. La forma más estable es la rómbica. Los cristales de este tipo de alotropía de azufre se denominan romboidales. Cada uno de ellos está formado por moléculas en forma de corona, cada una de las cuales incluye 8 átomos. De acuerdo con sus propiedades físicas, el azufre rómbico es un sólido amarillo. No solo no se disuelve en agua, sino que ni siquiera se humedece. La conductividad térmica y eléctrica es muy baja.
La estructura del azufre monoclínico está representada por un paralelepípedo con esquinas oblicuas. Visualmente, esta sustancia se asemeja a agujas de color amarillo oscuro. Si el azufre se derrite y luego se coloca en agua fría, se forma su nueva modificación. Su estructura original se descompondrá en cadenas de polímeros de diferentes longitudes. Así es como se obtiene el azufre plástico: una masa marrón gomosa.
Modificaciones de fósforo
Los científicos tienen 11 tipos de fósforo. Su alotropía fue descubierta casi por accidente, como esta sustancia misma. En busca de la piedra filosofal, el alquimista Brand recibió una luzsustancia seca resultante de la evaporación de la orina. Era fósforo blanco. Esta sustancia se caracteriza por una alta actividad química. Basta elevar la temperatura a 40 grados para que el fósforo blanco reaccione con el oxígeno y se encienda.
Para el fósforo, la causa de la alotropía es un cambio en la estructura de la red cristalina. Solo se puede cambiar bajo ciertas condiciones. Entonces, al aumentar la presión y la temperatura en una atmósfera de dióxido de carbono, se obtiene fósforo rojo. Químicamente, es menos activo, por lo que no se caracteriza por la luminiscencia. Cuando se calienta, se convierte en vapor. Vemos esto cada vez que encendemos fósforos regulares. La superficie de rejilla solo contiene fósforo rojo.
Entonces, la alotropía es la existencia de un elemento químico en forma de varias sustancias simples. Se encuentra con mayor frecuencia entre los no metales. Se considera que las razones principales de este fenómeno son un número diferente de átomos que forman una molécula de una sustancia, así como un cambio en la configuración de la red cristalina.
