Allotrop nedir? Tanım ve örnekler

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Bir allotrop, saf bir elementi bulabileceğimiz veya hazırlayabileceğimiz farklı kararlı formların her biridir . Yani, allotroplar, elemental maddelerin doğal veya sentetik olarak meydana geldiği farklı formlardır. Bir allotropun yaygın bir örneği, karbon elementinin elde edilebileceği formlardan biri olan grafittir.

Bir karbon allotropu olan iki grafen tabakası
Karbonun en yaygın allotropu olan grafit.

Karbonun bir diğer önemli allotropu, yaşamın temelini oluşturan elementin son derece sert, şeffaf bir kristal formu olan elmastır. Sentetik (yapay olarak sentezlenmiş) elementler dışında, periyodik tablodaki her element, genellikle birkaç tane olmasına rağmen, en az bir allotropa sahiptir. Bu allotroplardan bazıları değersiz olabilirken, grafit karbon ve elmas karbon arasındaki farkın gösterdiği gibi diğerleri son derece değerli olabilir.

Allotropların özellikleri ve özellikleri

fiziki ozellikleri

Karbon örneği, allotropların çok önemli bir yönünü göstermektedir; bu, bunların kökten zıt fiziksel ve kimyasal özelliklere ve özelliklere sahip olabilmeleridir.

Örneğin karbon grafit elektriksel olarak iletken bir malzemedir, çok yumuşaktır, sürekli değiş tokuş edilen tekli ve çiftli bağlar vasıtasıyla birbirine bağlanmış sp2 hibridizasyonuna sahip karbon atomlarından oluşan tabakalar veya levhalar şeklinde bir yapıya sahiptir . rezonans.

Bunun yerine, elmas bildiğimiz en sert malzemedir. Her bir karbon atomunun aynı anda tekli kovalent bağlar vasıtasıyla diğer dört atoma bağlandığı üç boyutlu bir kristal kafes tarafından oluşturulur. Bu özellik, elması bilinen en iyi elektrik yalıtkanlarından biri yapar (iletken olan grafitin aksine).

Kimyasal özellikler

Allotroplar ayrıca sıklıkla belirgin şekilde farklı kimyasal özelliklere sahiptir. Örneğin fosfor, beyaz, kırmızı ve siyah fosforun en yaygın olduğu çeşitli allotroplar şeklinde bulunabilir. Beyaz ve kırmızı fosfor, tetrahedral geometriye sahip benzer fosfor atomlarına sahiptir. Bununla birlikte, beyaz fosfor son derece zehirli ve oldukça yanıcıdır, havadaki oksijenle temas ettiğinde kendiliğinden tutuşur. Bu, el bombaları gibi belirli patlayıcılarda fitil olarak kullanışlı olmasını sağlar.

Bunun yerine, kırmızı fosfor çok daha kararlıdır. Yangına neden olmadan hava ile temas edebilir. Öte yandan, siyah fosfor yalnızca yüksek basınç ve 200 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda oluşur, ancak bir kez oluştuktan sonra soğutulabilir ve kırmızı fosfordan bile daha kararlıdır.

fiziksel durum

Önceki bölümde bahsedilen fosfor allotroplarının örneklerinin tümü oda sıcaklığında katıdır. Bununla birlikte, allotroplar diğer toplama durumlarında da bulunabilir. Örneğin, belirtilen üç katı izotopa (ve en az bir o kadar daha fazlasına) ek olarak fosfor , her tepe noktasında bir fosfor ile dört yüzlü bir yapı oluşturan P4 formülünün gaz halindeki bir allotropu olarak da bulunabilir .

kristal yapı

Son olarak, allotroplar kristal yapılarına göre de birbirlerinden ayırt edilebilirler. Karbonun, belirgin şekilde farklı özelliklere yol açan iki çok farklı türde üç boyutlu yapıyı nasıl oluşturabildiğini daha önce görmüştük. Buna ek olarak, bazı allotroplar da iyi tanımlanmış bir kristal yapıya sahip olmayabilir, bu durumda amorf allotroplar olarak adlandırılırlar.

Makroskopik bir bakış açısından, amorf allotropları tanımak kolaydır, çünkü yüzeylerinde çok düzenli bir iç yapı olduğunu düşündüren hiçbir faset veya tanımlanmış yapı gözlenmez.

Bununla birlikte, mikroskobik olarak, amorf katılar genellikle farklı boyutlarda ve hatta farklı yerel kristal yapılarda çok sayıda küçük kristalli katıların bir karışımıdır.

allotropların önemi

Bir elementin allotropisi birçok açıdan son derece önemli hale gelebilir. Bazı allotropların diğerlerinden daha kararlı olması, ilgili elementin taşınması ve işlenmesi için onları tercih edilir kılar. Öte yandan, bazı allotroplar, diğer allotropların sahip olmadığı arzu edilen özelliklere sahiptir.

Yukarıdakilere bir örnek, elmasın sertliği, grafitin iletkenliği ve karbon nanotüpleri oluşturan başka bir çok önemli karbon allotropunun sertlik ve iletkenlik kombinasyonudur.

Öte yandan, bir allotropun diğerine dönüştürülmesi, farklı elementlerin birçok endüstriyel uygulaması için gerekli olabilir. Örneğin silikon, elektronik endüstrisindeki en önemli elementlerden biridir. Tüm elektronik cihazlarımıza güç sağlayan tüm mikroçiplerin ve işlemcilerin temelini oluşturan yarı iletkendir. Bununla birlikte, silikon iki allotropik formda bulunabilir: amorf silikon ve kristal silikon.

Amorf silikon, düşük maliyetli güneş panellerinin imalatında yarı iletken olarak kullanılırken, mikroçiplerin imalatı için sadece monokristal silikon kullanılabilir, yani tüm atomların mükemmel bir şekilde sıralandığı dev bir tek silikon kristaline ihtiyaç vardır. her bir mikroçipin devrelerinin parçası olan kalıpları yaratmak için.

Yaygın allotrop örnekleri

Doğal karbon allotropları:

karbon grafit

elmas karbon

grafen

tek duvarlı karbon nanotüpler

çift ​​cidarlı karbon nanotüpler

çok duvarlı karbon nanotüpler

Buckminsterfulerene veya C 60 gibi fullerenler

Doğal oksijen allotropları:

Atomik oksijen (O)

Gaz halinde veya moleküler oksijen (O 2 )

Ozon ( O3 )

Tetraoksijen (O 4 )

katı oksijen O 8

Azotun doğal allotropları:

Gazlı moleküler nitrojen ( N2 )

kübik katı nitrojen

altıgen katı nitrojen

Borun doğal allotropları:

Amorf Bor (kahverengi toz)

α-eşkenar dörtgen boron

β-eşkenar dörtgen boron

boro-γ kaya tuzu

Borofenler (grafene benzer ancak karbon yerine bordan yapılmış yapılar)

Referanslar

Bolivar, G. (2019, 10 Temmuz). Bor: tarihçesi, özellikleri, yapısı, kullanımları . müebbet https://www.lifeder.com/boro/

Chang, R. ve Goldsby, K. (2013). Kimya (11. baskı). McGraw-Hill Interamericana de España SL

Educaplus.org. (t.d.). Öğe özellikleri . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/alotropos.html

Çiçekler, G. (2021, 11 Haziran). Azotun allotropik formları nelerdir? The-Answer.com. https://la-respuesta.com/preguntas-comunes/cuales-son-las-formas-alotropicas-del-nitrogeno/

-Reklamcılık-

Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados