Alotropía

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Diamante y grafito son dos alótropos de carbono: pureza de formas del mismo elemento que difieren en la estructura cristalina.

Alotropía o allotropism (acuñado del griego "otro" + "crecer") es propiedad de algunos elementos químicos que existen en dos o más formas diferentes, conocidos como alótropos de estos elementos. Alótropos son diferentes modificaciones estructurales de un elemento; [1] de los átomos del elemento están unidos juntos de una manera diferente. Por ejemplo, los alótropos de carbono incluyen diamante (en donde los átomos de carbono están unidos entre sí en un tetraédrica de retículo), grafito (en donde los átomos de carbono están unidos entre sí en hojas de una red hexagonal ), grafeno (una sola hoja de grafito), y fullerenos (donde los átomos de carbono están unidos entre sí en formaciones esféricas y tubulares, o elipsoidal). El alotropía término se utiliza para los elementos no sólo para los compuestos . El término más general, utilizarse para cualquier material cristalino, es el polimorfismo . Alotropía se refiere sólo a las diferentes formas de un elemento dentro de la misma fase (es decir, diferentes sólido , líquido o gas formas), los cambios de estado entre sólido, líquido y gas en sí mismos no se consideran alotropía.

Para algunos elementos, alótropos tienen diferentes fórmulas molecular que puede persistir en fases diferentes - por ejemplo, dos alótropos del oxígeno ( dioxígeno , O 2, y la capa de ozono , O 3), ambos pueden existir en los estados sólido, líquido y gaseoso. A la inversa, algunos elementos no mantienen alótropos distintas en fases diferentes - por ejemplo fósforo tiene numerosas alótropos sólidos , que todos revertir a la misma P 4 forma cuando se funden a estado líquido.

Contenido

[ editar ] Historia

El concepto de alotropía fue propuesta originalmente en 1841 por el científico sueco Baron Jöns Jakob Berzelius (1779-1848). [2] El término se deriva del griego άλλοτροπἱα (allotropia; variabilidad, mutabilidad). [3] Después de la aceptación de Avogadro hipótesis en 1860 se entendía que los elementos podrían existir como moléculas poliatómicas, y los dos alótropos de oxígeno fueron reconocidos como O 2 y O 3. [2] En el siglo 20 se reconoció que otros casos, como el carbono se debe a diferencias en la estructura cristalina.

En 1912, Ostwald señaló que el alotropía de elementos es sólo un caso especial del fenómeno del polimorfismo conocido por compuestos, y propuso que el alótropo términos y alotropía ser abandonado y sustituido por polimorfo y polimorfismo. [2] Aunque muchos otros químicos han repetido este consejo, la IUPAC y la mayoría de los textos de química todavía favorecen el uso de alótropo y alotropía para elementos únicamente. [4]

[ editar ] Las diferencias en las propiedades de alótropos de un elemento

Alótropos son diferentes formas estructurales del mismo elemento y puede presentar propiedades físicas bastante diferentes y comportamientos químicos. El cambio entre las formas alotrópicas se activa por las mismas fuerzas que afectan a otras estructuras, es decir, presión , luz y temperatura . Por lo tanto la estabilidad de los alótropos particulares depende de las condiciones particulares. Por ejemplo, hierro cambios de una cúbica centrada en el cuerpo estructura (ferrita) a una cúbica de caras centradas estructura ( austenita ) por encima de 906 ° C, y estaño experimenta una transformación conocido como plagas de estaño a partir de un metal de fase a un semiconductor de fase por debajo de 13,2 ° C. Como un ejemplo de comportamiento químico diferente, el ozono (O 3) es un agente oxidante más fuerte que mucho dioxígeno (O 2).

[ editar ] Lista de alótropos

Típicamente, los elementos capaces de variable de número de coordinación y / o estados de oxidación tienden a exhibir un mayor número de formas alotrópicas. Otro factor que contribuye es la capacidad de un elemento para encadenar . Alótropos suelen ser más notable en los no metales (excepto los halógenos y los gases nobles ) y metaloides . Sin embargo, los metales tienden a tener muchos alótropos.

Ejemplos de formas alotrópicas incluyen:

[ editar ] Los no metales

Elemento Alótropos
Carbono
  • Diamond - un extremadamente duro, cristal transparente, con los átomos de carbono dispuestos en una red tetraédrica. Un conductor eléctrico pobre. Un conductor térmico excelente.
  • Lonsdaleita - también llamado diamante hexagonal.
  • Grafito - una suave, negro unicolor, escamosa, un conductor eléctrico moderado. Los átomos de C están unidas en celosías planas hexagonales ( grafeno ), que luego son colocados en capas en hojas.
  • Linear carbono acetilénico (carbino)
  • Carbono amorfo
  • Los fullerenos , incluyendo buckminsterfullereno , también conocido como "buckyballs", como la C 60.
  • Los nanotubos de carbono - alótropos de carbono con una nanoestructura cilíndrica.
Fósforo :
Oxígeno :
Azufre :
  • El azufre tiene un gran número de alótropos, segunda sólo al carbono
Selenio :
  • "Red selenio", ciclo-SE 8
  • Gray selenio, polimérico Se
  • Negro selenio

[ editar ] Los metaloides

Elemento Alótropos
Boron :
  • Amorfa boro - polvo de color marrón - B 12 regular icosaedros
  • α-romboédrico boro
  • β-romboédrico boro
  • γ-ortorrómbica boro
  • α-boro tetragonal
  • β-boro tetragonal
  • De alta presión de fase superconductora
Silicio :
Arsénico :
  • Amarillo arsénico - molecular no metálicos, 4, con la misma estructura de blanco phopshorus
  • Arsénico Gray, polimérico Como (metaloide)
  • Negro arsénico - molecular y no metálicos, con la misma estructura de fósforo rojo
Germanio :
  • α-germanio - semimetálico, con la misma estructura de diamante
  • β-germanio - metálico, con la misma estructura de beta-estaño
Antimonio :
  • azul-blanco de antimonio - la forma estable (metaloide)
  • antimonio amarillo (no metálico)
  • negro de antimonio (no metálico)
  • antimonio explosivo
Polonio :

[ editar ] Metales

Entre los elementos metálicos que se producen en la naturaleza en cantidades significativas (de hasta U, sin Tc y Pm), 27 son alotrópica a presión ambiente: Li, Be, Na, Ca, Ti, Mn, Fe, Co, Sr, Y, Zr , Sn, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Yb, Hf, Tl, Th, Pa y U. Algunas transiciones de fase entre las formas alotrópicas de metales tecnológicamente relevantes son las de Ti en 882 ˚ C , Fe a 912 ˚ C y 1394 ˚ C, Co en 422 ˚ C, Zr a 863 ˚ C, Sn a 13 ˚ C y U a 668 ˚ C y 776 ˚ C.

Elemento Alótropos
Estaño :
  • gris de estaño (estaño alfa)
  • blanco de estaño (estaño beta)
  • rómbico estaño (tin gamma)
  • sigma estaño
Hierro :
  • ferrita (hierro alfa) - se forma debajo de 770 ° C (el punto de Curie, T C); el hierro se convierte en magnético en su forma alfa; BCC
  • beta - se forma debajo de 912 ° C, la estructura cristalina BCC
  • - gamma se forma debajo de 1.394 ° C; estructura cristalina FCC
  • delta - Formas de hierro fundido enfriado por debajo de 1.538 ° C, la estructura cristalina BCC
  • Epsilon - formas a altas presiones
Fase diagrama de los elementos actínidos.

[ edit ] lantánidos y actínidos

  • El plutonio tiene seis alótropos sólidos distintos bajo presiones "normales". Sus densidades variar dentro de una relación de algunos 4:3, lo que complica enormemente todo tipo de trabajos con el metal (en particular, fundición, mecanizado, y el almacenamiento). Un alótropo plutonio séptimo existe a muy altas presiones. Los metales transuránicos Np, Am, Cm y también alotrópica.

[ editar ] Véase también

[ editar ] Notas

  1. ^ alótropo en IUPAC Compendio de la terminología química, Electrónica / versión, http://goldbook.iupac.org/A00243.html . Consultado en marzo de 2007.
  2. ^ un b c Jensen, el Banco Mundial (2006), "El origen de la forma alotrópica plazo", J. Chem. . Educ. 83 (6): 838-39, BIBCODE 2006JChEd .. 83 .. 838J , doi : 10.1021/ed083p838 .
  3. ^ "alotropía", un nuevo diccionario Inglés relativa a los principios históricos, 1, Oxford University Press, 1888, p. 238.
  4. ^ Jensen 2006, citando Addison, nosotros, los alotropía de los Elementos (Elsevier, 1964) que muchos han repetido este consejo.
  5. ^ http://www.iop.org/EJ/article/0305-4608/15/2/002/jfv15i2pL29.pdf?request-id=AFlRqDDL3BGhbarg2wi7Kg

[ editar ] Referencias

Chisholm, Hugo, ed. (1911). " alotropía ". Encyclopædia Britannica (11 ª ed.). Cambridge University Press.

[ editar ] Enlaces externos