Allotropy oder allotropism sind das Eigentum von einigen chemischen Elementen, in zwei oder mehr verschiedenen Formen, bekannt als allotropes von diesen Elementen zu bestehen. Allotropes sind verschiedene Strukturmodifizierungen eines Elements; die Atome des Elements werden auf eine verschiedene Weise zusammengebunden.

Zum Beispiel schließen die allotropes von Kohlenstoff Diamanten ein (wo die Kohlenstoff-Atome in einer vierflächigen Gitter-Einordnung zusammengebunden werden), Grafit (wo die Kohlenstoff-Atome in Platten eines sechseckigen Gitters zusammengebunden werden), graphene (Einzelbelege des Grafits), und fullerenes (wo die Kohlenstoff-Atome in kugelförmigen, röhrenförmigen oder ellipsenförmigen Bildungen zusammengebunden werden).

Der Begriff allotropy wird für Elemente nur gebraucht, nicht für Zusammensetzungen. Der allgemeinere Begriff, der für jedes kristallene Material gebraucht ist, ist polymorphism. Allotropy bezieht sich nur auf verschiedene Formen eines Elements innerhalb derselben Phase (d. h. verschiedene feste, flüssige oder Gasformen); die Änderungen des Staates zwischen dem festen, der Flüssigkeit und dem Benzin in sich werden als allotropy nicht betrachtet.

Für einige Elemente haben allotropes verschiedene molekulare Formeln, die auf verschiedenen Phasen - zum Beispiel, zwei allotropes von Sauerstoff andauern können (dioxygen, O und Ozon, O), in den festen, flüssigen und gasartigen Staaten sowohl bestehen kann. Umgekehrt erhalten einige Elemente verschiedenen allotropes in verschiedenen Phasen - zum Beispiel nicht aufrecht Phosphor hat zahlreichen festen allotropes, der alle zu derselben P-Form, wenn geschmolzen, zum flüssigen Staat zurückkehren.

Geschichte

Das Konzept von allotropy wurde 1841 vom schwedischen Wissenschaftler Baron Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) ursprünglich vorgeschlagen, wer keine Erklärung angeboten hat. Der Begriff wird aus dem Griechen abgeleitet (allotropia; Veränderlichkeit, Veränderlichheit). Nach der Annahme der Hypothese von Avogadro 1860 wurde es verstanden, dass Elemente als Polyatommoleküle bestehen konnten, und die zwei allotropes von Sauerstoff als O und O anerkannt wurden. Am Anfang des 20. Jahrhunderts wurde es anerkannt, dass andere Fälle wie Kohlenstoff wegen Unterschiede in der Kristallstruktur waren.

Vor 1912 hat Ostwald bemerkt, dass der allotropy von Elementen gerade ein spezieller Fall des Phänomenes von polymorphism ist, der für Zusammensetzungen bekannt ist und vorgeschlagen hat, dass die Begriffe allotrope und allotropy aufgegeben und durch polymorph und polymorphism ersetzt werden. Obwohl viele andere Chemiker diesen Rat wiederholt haben, bevorzugen IUPAC und die meisten Chemie-Texte noch den Gebrauch von allotrope und allotropy für Elemente nur.

Unterschiede in Eigenschaften eines allotropes eines Elements

Allotropes sind verschiedene Strukturformen desselben Elements und können ziemlich verschiedene physikalische Eigenschaften und chemische Handlungsweisen ausstellen. Die Änderung zwischen Allotropic-Formen wird durch dieselben Kräfte ausgelöst, die andere Strukturen, d. h. Druck, Licht und Temperatur betreffen. Deshalb hängt die Stabilität des besonderen allotropes von besonderen Bedingungen ab. Zum Beispiel ändert sich Eisen von einer Körper - Kubikstruktur (ferrite) zu einer flächenzentrierten Kubikstruktur (austenite) über 906 °C, und Dose erlebt eine Transformation, die als Zinnpest von einer metallischen Phase bis eine Halbleiter-Phase unter 13.2 °C bekannt ist. Als ein Beispiel des verschiedenen chemischen Verhaltens ist Ozon (O) ein viel stärkerer Oxidieren-Agent als dioxygen (O).

Liste von allotropes

Gewöhnlich neigen Elemente, die zur variablen Koordinationszahl und/oder den Oxydationsstaaten fähig sind, dazu, größere Zahlen von Allotropic-Formen auszustellen. Ein anderer beitragender Faktor ist die Fähigkeit eines Elements zu verketten. Allotropes sind normalerweise in Nichtmetallen mehr bemerkenswert (der Halogene und des edlen Benzins ausschließend), und metalloids. Dennoch neigen Metalle dazu, viele allotropes zu haben.

Beispiele von allotropes schließen ein:

Nichtmetalle

Metalloids

Metalle

Unter den metallischen Elementen, die in der Natur in bedeutenden Mengen (bis zu U, ohne Tc und Pm), 28 vorkommen, sind allotropic am umgebenden Druck: Li, Na, Kalifornien, Sr, Ti, Minnesota, Fe, Co, Sr, Y, Zr, Sn, Louisiana, Ce, Puerto Rico, North Dakota, Sm, Gd, Tb, Dy, Yb, Hf, Tl, Th, Pennsylvanien, U Sein.

nur die technologisch relevanten Metalle denken, sind sechs Metalle allotropic: Ti an 882C, Fe an 912C und 1394C, Co an 422C, Zr an 863C, Sn an 13C und U an 668C und 776C.

Lanthanides und actinides

• Cerium, Samarium, Terbium, Dysprosium und Ytterbium haben drei allotropes.
• Praseodym, Neodym, Gadolinium und Terbium haben zwei allotropes.
• Plutonium hat sechs verschiedene feste allotropes unter "dem normalen" Druck. Ihre Dichten ändern sich innerhalb eines Verhältnisses von einigen 4:3, der gewaltig alle Arten der Arbeit mit dem Metall (besonders Gussteil, Fertigung und Lagerung) kompliziert. Ein siebentes Plutonium allotrope besteht am sehr hohen Druck. Die transuranium Metalle Np, Am und Cm sind auch allotropic.
• Promethium, Americium, Berkelium und Kalifornium haben 3 allotropes jeder.

Siehe auch

• Superdichter Kohlenstoff allotropes

Referenzen

Links

• Allotropes - Chemie-Enzyklopädie