Алотропія

 Алотропія

З 118 відомих на даний момент хімічних елементів 22 елементи утворюють прості речовини, що володіють неметалічними властивостями. Неметалічних простих речовин набагато більше, ніж самих неметалічних хімічних елементів. Причиною тому є алотропія.

Алотропія — це здатність атомів даного хімічного елемента утворювати декілька простих речовин, які називаються алотропними видозмінами або алотропними модифікаціями.

Наприклад, хімічний елемент Оксиген O утворює просту речовину кисень O2, молекула якого складається з двох атомів, і просту речовину озон O3, молекула якого складається з трьох атомів даного елемента. 

 

Хімічний елемент Фосфор P утворює безліч алотропних видозмін, найважливішими з яких є червоний фосфор і білий фосфор.

 

Хімічний елемент Карбон C утворюе модифікації що зустрічаються у природі — алмаз і графіт.

 

Алотропні видозміни, утворені одним і тим самим хімічним елементом, істотно відрізняються між собою як за будовою, так і за властивостями.

 

Алотропія властива не всім неметалічним хімічним елементам.

Наприклад, Гідроген, Нітроген, елементи VIIA і VIIIA груп не мають алотропних модифікацій, тобто кожен із цих елементів утворює лише одну просту речовину.

Кристалічна ґратка неметалів

Причиною великої різноманітності фізичних властивостей неметалів є різна будова кристалічних ґраток цих речовин.

 

Частина неметалів має атомну кристалічну ґратку. Кристали таких речовин складаються з атомів, сполучених між собою міцними ковалентними зв'язками. Такі неметали є у твердому агрегатному стані і є нелеткими. Прикладами таких речовин є алмаз, графіт, червоний фосфор і силіцій.

 

Моделі кристалічних ґраток алмазу (зліва) і графіту.

  

Кристали алмазу і графіту — алотропних видозмін, складаються з атомів Карбону, сполучених між собою ковалентними зв'язками. Кристали графіту, на відміну від кристалів алмазу, утворюються з окремих шарів, які розташовуються один по відношенню до одного подібно до того, як аркуші паперу в книжці.   

 

Інша частина неметалів має молекулярну кристалічну ґратку. В цьому випадку в кожній молекулі атоми сполучені досить міцними ковалентними зв'язками, а ось окремі молекули одна з одною в кристалах речовини пов'язані дуже слабо. Тому речовини молекулярної будови при звичайних умовах можуть бути газами, рідинами або легкоплавкими твердими речовинами.

 

Кисень O2, озон O3, азот N2, водень H2, фтор F2, хлор Cl2, бром Br2, йод I2, білий фосфор P4, кристалічна сірка S8  і інертні гази — це все речовини, кристали яких складаються з окремих молекул (а у випадку інертних газів — з окремих атомів, які виконують роль молекул).

 

Модель молекули сірки (зліва) і кристал сірки. Кристал сірки складається з окремих молекул S8