Organik birikmalarning xilma-xilligining sabablari uglerod atomlarining bir-biri bilan bogʻlanib turli zanjir va sikllar hosil qilish qobiliyatidir. Bu izomeriya hodisasi. Va oddiy noorganik moddalarning xilma-xilligining sababi nima? Ma’lum bo‘lishicha, bu savolga allotropiya nima ekanligini ko‘rib chiqish orqali javob berish mumkin. Kimyoviy elementlar olamidagi ana shu tabiiy hodisa bilan oddiy birikmalarning turli shakllari mavjudligi bog‘langan.
Allotropiya nima?
Bu savolga shunday javob berishingiz mumkin. Bu bir xil kimyoviy elementning bir nechta oddiy moddalar shaklida mavjudligi hodisasidir. Ya'ni, davriy sistemada 118 ta hujayra mavjud bo'lsa, bu tabiatda bir xil miqdordagi atomlar mavjudligini anglatmaydi. Elementlarning har biri (deyarli barchasi) bir yoki bir nechta navga yoki allotropik modifikatsiyaga ega.
Bu moddalar qanday farq qiladi? Ushbu hodisaning ikkita asosiy sababi bor:
- molekuladagi atomlarning turli soni (tarkibi allotropiyasi);
- kristal panjarasining teng bo'lmagan tuzilishi (shaklning allotropiyasi).
Koʻpincha bu tushuncha polimorfizm atamasi bilan bogʻlanadi. Biroq, ular orasida farq bor. Allotropiya nima? Bular kimyoviy elementning turli xil oddiy moddalarga o'zgarishi,materiyaning qaysi holatida bo'lishidan qat'iy nazar. Polimorfizm faqat qattiq kristall moddalarga tegishli tushunchadir.
Birikmalarning har xil allotropik modifikatsiyalari odatda nomlaridan oldin lotin harflari bilan belgilanadi. Alfa har doim eng past erish nuqtasi, qaynash nuqtasi bo'lgan shaklning oldiga qo'yiladi. Mos ravishda alifbo tartibida va ortib borayotgan ko'rsatkichlar.
Oddiy moddalar asosidagi kimyoviy element bir xil boʻlishiga qaramay, modifikatsiyalarning xossalari ham fizik, ham kimyoviy jihatdan bir-biridan sezilarli darajada farqlanadi. Allotropik shakllarni shakllantirishning eng oson usuli:
- metal boʻlmaganlar (galogenlar va inert gazlardan tashqari);
- yarim metallar.
Metallarning allotropiyasi eng kam o'rganilgan, chunki ular bunday modifikatsiyalarni barchasini emas, balki istaksiz ravishda hosil qiladi. Umuman olganda, bugungi kunda oddiy moddalarning 400 dan ortiq turli shakllari ma'lum. Elementga xos bo'lgan oksidlanish darajasi qanchalik ko'p bo'lsa, unga ma'lum bo'lgan allotropik modifikatsiyalar soni shunchalik yuqori bo'ladi.
Uglerod modifikatsiyalari
Uglerodning allotropiyasi koʻrib chiqilayotgan hodisani koʻrsatuvchi eng keng tarqalgan va yorqin misoldir. Axir, aynan shu element kristall panjara tuzilishida farq qiluvchi bir necha turdagi birikmalarni hosil qilishga qodir. Shu bilan birga, hosil bo‘lgan oddiy moddalar o‘z xossalarida shu qadar qutbli bo‘lib, tabiatning qarorlaridan hayratga tushish mumkin.
Demak, uglerod allotropiyasi quyidagi modifikatsiyalarni oʻz ichiga oladi.
- Uglerodning allotropiyasi nima ekanligini uning oldingi shaklidan tubdan farq qiladigan keyingi shaklida koʻrish mumkin. Bu grafit. Osonlik bilan tozalanadigan va qog'ozda xarakterli iz qoldiradigan juda yumshoq modda. Shuning uchun u oddiy qalamlar uchun qalam o'qlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Ushbu shaklning tuzilishi olti burchakli qatlamli. Qatlamlar orasidagi bog'lanishlar zaif, osongina yirtilib ketadi, moddaning zichligi past. Grafit sintetik olmoslarni ishlab chiqarishda, qattiq moylash materiali sifatida, elektrodlar ishlab chiqarishda, plastmassalarda plomba sifatida, shuningdek, yadroviy reaktorlarda ishlatiladi.
- Fullerenlar allotropiya mavjudligining yana bir dalilidir. Ushbu birikmalarning kimyosi aromatik uglevodorodlarnikiga o'xshaydi. Axir, ularning tuzilishi futbol to'pini eslatuvchi qavariq yopiq polihedra bilan ifodalanadi. Fullerenlar texnologiyada yarimo'tkazgich sifatida, o'ta o'tkazuvchan birikmalar ishlab chiqarishda, fotorezist sifatida va hokazolarda qo'llaniladi.
- Lonsdaleit va serafit - uglerodning yana ikkita kristalli allotropik modifikatsiyasi. Ular nisbatan yaqinda ochilgan. Xususiyatlari olmosga juda o'xshaydi, agar aralashmalar bo'lmasa, ular bir necha barobar qattiqroq bo'lishi mumkin.
- Ko'mir va kuyik - moddalarning amorf allotropiyasi. Yoqilg'i, moylash materiallari, filtrlar va boshqalar sifatida ishlatiladi. Tarkibiga koʻra, uglerodning barcha modifikatsiyalari ichida eng keng tarqalgani.
Olmos
Bugungi kunda ma'lum bo'lgan eng qattiq modda, Mohs shkalasi bo'yicha 10 ball bilan baholangan. kristall shakliuglerod, uning tuzilishi tarmoqda oʻzaro toʻgʻri bogʻlangan tetraedral tuzilmalar shakliga ega.
Olmos yorug'likni juda yaxshi tarqata oladi, bu esa uni zargarlik buyumlari (olmos) sifatida ishlatishga imkon beradi. Haddan tashqari qattiqligi tufayli u kesish va payvandlash, burg'ulash, parlatish va silliqlash uchun ishlatiladi. Bugungi kunga kelib sanoatda qoʻllaniladigan sunʼiy olmos ishlab chiqarish yoʻlga qoʻyilgan.
Boshqa navlar
Ushbu elementning yana bir qancha turlari mavjud:
- nanotubalar;
- nanofoams;
- astrolenlar;
- nantolalar;
- shisha uglerod;
- grafenlar;
- karbin;
- nanobuds.
Oddiy uglerod birikmalarining mavjudligining tasdiqlanmagan, ammo shubhali shakllari: xaoit, metall uglerod va dikarbon.
Kislorod allotropiyasi
Bu metall boʻlmagan ikkita oddiy modda hosil qiladi:
- kislorod gazi (normal sharoitda), formulasi O2;
- gazsimon ozon, uning tarkibi empirik aksi O3.
Shubhasiz, bu yerda modifikatsiyalar mavjudligining asosiy sababi molekula tarkibidir. Oddiy kislorod barcha tirik mavjudotlar uchun hayotning asosi hisoblanadi (anaerob bakteriyalar bundan mustasno). U gaz almashinuvining faol ishtirokchisi, barcha hayotiy jarayonlar uchun energiya manbai. Kimyoviy nuqtai nazardan, bu oksidlovchi vosita bo'lib, uning yordamida ko'plab reaktsiyalar amalga oshiriladi.
Ozon tabiatda hosil boʻladi yokimaxsus laboratoriya qurilmalari - elektr energiyasining kuchli zaryadsizlanishi ta'sirida atmosfera kislorodidan ozonizatorlar. Tabiiy sharoitda bu chaqmoqdir. Kam diffuz konsentratsiyalarda u yoqimli tazelik hidiga ega (momaqaldiroqdan keyin u doimo havoda seziladi). Bu juda kuchli oksidlovchi, oqartiruvchi, kimyoviy faol.
Fosfordagi oʻzgarishlar
Kislorodning allotropiyasi fosfornikiga oʻxshaydi. Shuningdek, u molekuladagi atomlar soni va shuning uchun kimyoviy bog'lanish va xossalari bilan farq qiluvchi taxminan 11 xil modifikatsiyaga ega. Tabiatda deyarli uchramaydigan va yemirilishning uchta barqaror shakli va qolganlari mavjud.
- Oq fosfor. Uning formulasi: R4. Oq yoki bir oz sarg'ish rangli yumshoq kerosinga o'xshash modda. Osonlik bilan zaharli gazga aylanadi.
- Qizil fosfor - yoqimsiz hidli xamirsimon massa. Formula R . Bu polimer struktura.
- Qora fosfor teginish uchun yog'li bo'lib, qora rangga ega va suvda to'liq erimaydi.
Metallarning modifikatsiyalari
Metallarning allotropiyasi nima ekanligini temir misolidan bilib olishingiz mumkin. U quyidagicha mavjud:
- alfa-;
- beta;
- gamma-;
- sigma shakllari.
Har biri oldingisidan kristall panjaraning tuzilishi va shunga mos ravishda xossalari bilan farq qiladi. Masalan, alfa shakli ferromagnit, beta shakli esa paramagnit.
Umuman olganda, barcha ma'lum metallar ichida allotropik modifikatsiyalar faqat 27 ta kimyoviy moddani hosil qiladi.elementlar.
Qalay allotropiyasi
Qiziqarli, chunki alfa shakli faqat past haroratlarda mavjud bo'lgan kulrang kukundir. Beta shakli esa metall, kumushsimon oq, yumshoq va egiluvchan. Yuqori haroratlarda mavjud - 161 oS gacha. Tabiiy sharoitda, daraja farqi boʻlsa, bir shakl boshqasiga osongina oʻzgaradi.
