Allotropie

L'allotropie (allos de de de gr., autre, et tropos de , façon) est un comportement montré par les éléments chimiques de certain que ces éléments peuvent exister dans des formes deux ou plus différents, connues sous le nom de formes allotropiques cet élément. En chaque forme allotropique différente, les atomes de l'élément sont collés ensemble d'une façon différente.

Par exemple, le carbone d'élément a deux formes allotropiques communes : Diamant , où les atomes de carbone sont collés ensemble dans un arrangement tétraédrique de trellis du , et graphite , où les atomes de carbone sont collés ensemble en feuilles d'un trellis hexagonal.

Noter que l'allotropie se réfère seulement à différentes formes d'un élément dans le même état de choses (c. différent plein de phase ou de , de liquide ou de formes de gaz ) - les changements de l'état entre plein, le liquide et le gaz de lui-même ne sont pas considérés allotropie. Pour quelques éléments, les formes allotropiques ont de différentes formules moléculaires qui peuvent persister dans différentes phases - par exemple, les deux formes allotropiques de l'oxygène ( Dioxygen , O₂ et ozone , O₃ de de ), peuvent exister dans les états pleins, liquides et gazeux. Réciproquement, quelques éléments ne maintiennent pas les formes allotropiques distinctes dans différentes phases : par exemple le phosphore a les nombreuses formes allotropiques pleines, que tout retourne à la même forme de P₄ une fois fondu à l'état liquide.

Histoire

On a à l'origine proposé le concept de l'allotropie en 1841 par le suédois Jons Jakob Berzelius de baron de scientifique (1779-1848) qui n'ont offert aucune explication. Après que l'acceptation hypothèse de s d'Avogadro polyatomique 'en 1860 on l'a compris que que les éléments pourraient exister comme de molécules, et deux formes allotropiques de l'oxygène ont été reconnus comme O₂ et O₃. En début du 20ème siècle on l'a identifié que d'autres cas tels que le carbone étaient dus aux différences en structure cristalline.

D'ici 1912, le Ostwald a noté que l'allotropie des éléments est juste un cas spécial du phénomène du polymorphisme connu pour des composés, et proposé que les limites forme allotropique et allotropie soient abandonnées et remplacées par le polymorphe et le polymorphisme. Bien que beaucoup d'autres chimistes aient répété ce conseil, le IUPAC et la plupart des textes de chimie favorisent toujours l'utilisation de la forme allotropique et de l'allotropie pour des éléments seulement.

Différences dans les propriétés des formes allotropiques d'un élément

Les formes allotropiques sont différentes formes structurales du même élément et peuvent exhiber les propriétés physiques très différentes et les comportements chimiques. Le changement entre les formes allotropic est déclenché par les mêmes forces qui affectent d'autres structures, c. la pression , le léger, et la température . Par conséquent la stabilité des formes allotropiques particulières dépend des conditions particulières. Par exemple, le fer change d'un cubique Body-centered de structure du (ferrite) en une structure cubique face au centre du (austénite ) au-dessus du °C 906, et l'étain subit une transformation connue sous le nom de parasite de bidon de d'une phase métallique du à une phase du semi-conducteur en-dessous de 13.

Exemples des formes allotropiques

Typiquement, les éléments capables du nombre variable de coordination de et/ou les états d'oxydation tendent à montrer de plus grands nombres de formes allotropic. Un autre facteur de contribution est la capacité d'un élément au enchaînent . Les formes allotropiques sont en général plus apparentes en non-métaux et métalloïdes

Les exemples des formes allotropiques incluent :

carbone de :

voient également : Formes allotropiques du carbone
Diamant - un cristal extrêmement dur et transparent de , avec les atomes de carbone disposés dans un trellis tétraédrique. Un conducteur électrique pauvre. Un excellent conducteur thermique.
Graphite - un solide mou, noir, floconneux, un conducteur électrique modéré de . Les atomes de C sont collés dans les trellis hexagonaux plats, qui sont alors posés en feuilles.
Fullerene - (" y compris ; buckyball" ; , C₆₀)

phosphore de :

voient également : Formes allotropiques du phosphore
Phosphore rouge - solide polymère
Phosphore blanc - solide cristallin
Phosphore noir - semi-conducteur, analogue au graphite

l'oxygène de :

voient également : Formes allotropiques de l'oxygène
Dioxygen , O₂ - sans couleur
L'ozone , O₃ - bleu de
Tetraoxygen , O₄ - rouge soufre de :

voient également : Formes allotropiques du soufre
Soufre (amorphe) en plastique - solide polymère
Soufre rhombique - grands cristaux composés de molécules de S₈ < ! --soufre *Monoclinic - cristaux aciculaires fins-->
D'autres molécules d'anneau telles que S₇ et S₁₂

Sélénium :
" ; Sélénium rouge, " ; cyclo-Se₈
Sélénium gris, Se polymère

Arsenic :
Arsenic jaune, As₄
Arsenic gris, polymère As le plutonium de a six formes allotropiques pleines distinctes sous le " ; normal" ; pressions. Leurs densités varient dans un rapport d'un certain 4:3, qui complique énormément toutes sortes de travail avec le métal (en particulier moulant, usinant, et stockage). Une septième forme allotropique de plutonium existe très aux pressions, qui ajoute d'autres difficultés dans des applications exotiques.

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