Структура и аллотропия

Явление аллотропии у металлов прежде всего связано с тем, что энергии кристаллических решеток различных металлических структур близки. Полиморфизм чаще всего проявляется у (1- и /-элементов (в особенности 5/), чем у 5- и р-элементов. Это обусловлено энергетической близостью (п — 1) - и П5-, пр-состояний у -элементов и близостью 5/-, М-, 75-состояний у 5/-элементов. [c.256]

Кислород имеет два аллотропа-двухатомный кислород О2 и трехатомный кислород О3 (озон). Когда говорят о молеку.пе кислорода, обычно подразумевают, что речь идет об О2, нормальной форме этого элемента. Структура озона показана на рис. 21.11. [c.301]

Аллотропные видоизменения элементарного вещества — это вещества, молекулы которых различны, хотя и образованы атомами одного и того же химического элемента. Свойства аллотропных видоизменений одного и того же элемента, проявляемые в различных агрегатных состояниях, различны. Способность одного и того же вещества существовать в различных кристаллических формах называют полиморфизмом. Он может быть двух видов энантиотропный, когда относительная устойчивость полиморфных видоизменений зависит от температуры и существует температура обратимого превращения, и монотропный, когда одно видоизменение устойчивее другого независимо от температуры. Энантиотропные полиморфные видоизменения, таким образом, подобны агрегатным состояниям одного и того же вещества. Монотропные полиморфные видоизменения являются, по существу, аллотропными видоизменениями в кристаллическом состоянии. Таким образом, границы понятий аллотропии и полиморфизма не вполне совпадают. Следует отметить, что во многих случаях элементарные вещества в жидком и газообразном состояниях содержат молекулы, различные как по числу атомов, так и по структуре. Относительное содержание этих различных молекул в массе элементарного вещества зависит от температуры и других условий, причем изменение этих условий обычно приводит к возврату соответствующих равновесий. В связи с этим, а также с трудностью изоляции отдельных форм молекул последние не принято считать самостоятельными аллотропными видоизменениями. Известным примером таких элементарных веществ является сера, которая в газовом состоянии содержит молекулы четырех видов — За, 5 , (цепе-) и 5 (цикло-). [c.37]

Аллотропия может быть обусловлена или различным числом атомов данного элемента в молекуле вещества, например кислород О2 и озон Оз, или различной кристаллической структурой образующихся модификаций, например олово серое и белое. Способность веществ при определенных температурах (давлениях) образовывать в твердом состоянии различные типы кристаллических структур называют полиморфизмом. Полиморфные модификации могут иметь не только простые вещества, но и соединения. Например, для 81С известно более сорока модификаций. Для обозначения аллотропных и полиморфных модификаций используют греческие буквы а, р, 7 и т. д., где а — самая низкотемпературная модификация. При нагревании до определенной температуры происходит переход к следующей модификации, которая обычно имеет менее плотную упаковку. [c.245]

Полиморфизм простых веществ является частным случаем аллотропии химических элементов, под которой подразумевают способность элемента существовать в различных формах (модификациях). Как понятие аллотропия шире, чем полиморфизм, охватывающий лишь изменения в структуре твердого тела. [c.125]

Многие элементы имеют ряд аллотропных модификаций, среди которых одна (а у железа две) обладает ОЦК структурой. Речь идет о равновесных модификациях при малых давлениях. Небезынтересно следующее правило. При повышении температуры в условиях термодинамического равновесия аллотропные превращения твердых фаз упомянутых элементов завершаются модификацией с ОЦК структурой. Иначе говоря, если есть аллотропная модификация с ОЦК структурой, то плавится именно эта модификация. Например, у лития есть две аллотропные модификации — а-литий с ПГУ решеткой и р-ли-тий с ОЦК решеткой. В точке плавления устойчив р-литий. У железа в точке плавления устойчиво -железо, имеющее ОЦК структуру. Из шести аллотропных форм плутония одна имеет ОЦК структуру. Эта форма и является устойчивой в точке плавления. Пока что нам не известно ни одного исключения из этого правила. Подчеркнем, что речь идет об аллотропии при малых давлениях. Высокие давления меняют структуру твердых фаз и указанное правило при высоких давлениях теряет силу. Случаи, когда ОЦК модификации предшествуют [c.267]

У серы есть две главных аллотропных модификации ромбическая и моноклинная-, обе они состоят из молекул 58, но отличаются кристаллической структурой (рис. 21.3). Выше температуры перехода 95,6 °С (1 атм) устойчивой формой является моноклинная сера, ниже 95,6 °С (1 атм) —более устойчива ромбическая сера. Переход из одной формы в другую возможен в обоих направлениях в зависимости от температуры. Аллотропию такого типа называют энантиотропной (протекающей в обоих направлениях) (разд. 11.7.3). При нагревании серы она плавится, а затем претерпевает ряд изменений (рис. 21.4). [c.442]

Многие химические элементы образуют не одно, а несколько простых веществ. Эта способность химического элемента существовать в виде нескольких простых веществ называется аллотропией. Простые вещества, образованные одним и тем же элементом, называются аллотропными видоизменениями (модификациями) данного элемента. Явление аллотропии — наглядное подтверждение различия между простым веществом и химическим элементом. Существование аллотропных видоизменений связано с различным строением кристаллических структур простых веществ или с различием числа атомов, входящих в состав молекул отдельных аллотропных форм. Например, углерод имеет аллотропные формы алмаз, графит, кар-бин кислород — молекулярный кислород Og и озон Од. [c.30]

Разнообразие структур, характерных для неметаллов, приводит к тому, что их аллотропные видоизменения могут резко различаться по свойствам. Наглядным примером тому служит аллотропия углерода. [c.153]

Многие вещества в зависимости от температуры и давления образуют несколько кристаллических структур (модификаций) у простых веществ — аллотропия, у соединений — полиморфизм. [c.445]

Электронная структура атомов фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута. Сравнение свойств этих элементов. Фосфор, мышьяк, сурьма и висмут в природе. Их получение и свойства. Аллотропия. [c.125]

Связь периодичности с размерами атомов и ионов известна с давнего времени. Еще Лотар Мейер представил кривую периодичности атомных объемов, показанную на рис. 3-2. Она, кстати, принесла ему большую славу, чем его периодическая таблица, построенная на основе физических свойств элементов в свободном виде. Таким образом, атомный объем, определяемый простым делением массы моля атомов (в граммах) на плотность, изменяется периодически с изменением атомного веса элементов, и это тем более удивительно, что плотность элемента в свободном виде является функцией таких факторов, как физическое состояние, аллотропия, температура и вид кристаллической структуры. Например, при расчете атомного объема олова может возникнуть вопрос, какое значение плотности [7, 31 (белая форма) или 5,75 (серая форма) ] использовать. Аналогично обстоит дело и с углеродом 3,51 (алмаз) или 2,25 (графит)]. Именно поэтому размеры атомов или ионов сейчас рассматривают в единицах их радиусов. [c.107]

Как и многие другие элементы, олово имеет несколько аллотропических модификаций, несколько состояний. (Слово аллотропия переводится с греческого как другое свойство , другой поворот .) При нормальной плюсовой температуре олово выглядит так, что никто не может усомниться в принадлежности его к классу металлов. Белый металл, пластичный, ковкий. Кристаллы белого олова (его называют еще р-оловом) тетрагональные. Длина ребер элементарной кристаллической решетки — 5,82 и 3,18 ангстрема. Но при температуре ниже 13,2° С нормальное состояние олова иное. Едва достигнут этот температурный порог, в кристаллической структуре оловянного слитка начинается перестройка. Белое олово превращается в порошкообразное серое, или а-олово, и чем ниже температура, тем больше скорость этого превращения. Максимума она достигает при минус 39° С. [c.315]

Существование химического элемента в виде нескольких простых веществ называется аллотропией, различные простые вещества, образованные одним и тем же элементом, называются аллотропическими видоизменениями этого элемента. Явление аллотропии обусловлено в одних случаях тем, что молекулы различных аллотропических видоизменений состоят из различного числа атомов, а в других — тем, что их кристаллы имеют различное строение. Так, белый фосфор состоит из молекул Р4, а кристаллы красного имеют совершенно иную, полимерную структуру (см. 145). [c.22]

Явление аллотропии обусловлено в одних случаях тем, что молекулы различных аллотропических видоизменений состоят из различного числа атомов, а в других — тем, что их кристаллы имеют различное строение. Так, белый фосфор состоит из молекул Р4, а кристаллы красного имеют совершенно иную, полимерную структуру (см. 145). [c.20]

Примером аллотропии является способность атомов углерода образовывать кристаллы алмаза, графита и нитевидные кристаллы карби-на. Эти три модификации одного и того же вещества обладают разной кристаллической структурой и физическими свойствами за счет различия связей между атомами углерода. Другим примером аллотропии являются обычный кислород 62 и озон О3. Они различны по физиче-ским свойствам за счет разного числа атомов кислорода, объединенных в молекулы. [c.8]

Поскольку металлическая связь ненасыщаема и ненаправлена, мета. лы имеют координационные решетки с максимально плотной упаковкой. Как указывалось выше (см. рис. 65), для металлических простых веществ самых разнообразных по химической природе элементов наиболее типичны три типа кристаллических решеток кубическая гранецентрированная (к. ч. 12), гексагональная (к. ч. 12) и ку()ическая объемноцентрированная (к. ч. 8). Для большинства металлов характерна аллотропия. Это прежде всего связано с тем, что энергии кристаллических решеток различных металлических структур близки. Полиморфизм чаще проявляется у ii- и /-элементов (в особенности 5/), чем у S- и р-элементов. Это обусловлено энергетической близостью п — 1) d-, ns-, пр-состояний у ( -элементов и близостью 5/-, bd-, 7з-состояний у 5/-элементов. [c.233]

Аллотропия углерода. В свободном состоянии углерод известен в виде алмаза, кристаллизующегося в кубической системе, н графита, прш1адлежащего к гексагональной системе. Такие формы его как древесный уголь, кокс, сажа имеют неупорядоченную структуру. Синтетически получены карбин и поликумулен — [c.432]

Одно и то же вещество может принимать различные так называемые аллотропические модификации кислород и озон, графит и алмаз. С аллотропией тесно связано свойство полиморфиз.ма, когда в зависимости от изменения внешних условий вещество может последовательно находиться в нескольких кристаллических состояниях пояи.морфных модификациях) с различной структурой. [c.53]

И сам углерод, и его аналоги могут существовать в нескольких аллотропических модификациях. Если для типичных неметаллов, например кислорода и серы, явление аллотропии связано с возможностью образования молекул различного состава, то в простых телах кристаллической структуры, например у у1 лерода, олова, кремния, аллотропия связана с возможностью построения кристаллических решеток различного типа. Так, в кристаллической структуре алмаза каждый атом углерода связан четырьмя связями с другими атомами таким образом, что все углы между связями равны 109,5°. Модель кристаллической решетки алмаза можно получить, если поместить атом углерода в центр тетраэдра на пересечении его высот и соединить его с четырьмя Е ершинами тетраэдра, поместив в них еще четыре атома углерода рассматривая каждый из этих атомов как центр нового тетраэдра, можно таким путем воспроизвести всю решетку. [c.95]

Аллотропия может быть обусловлена или различным числом атомов данного элемента в молекуле этого вещества, например кислорода О2 и озона Оз, или различной кристаллической структурой образующихся модификаций, например алмаза и графита. Способность веществ при определенных температурах (давлениях) образовывать в твердом состоянии различные типы кристаллических структур называют полиморфизмом. К образованию полиморфных модификаций способны не только простые вещества, но и соединения например, А12О3 имеет девять модификаций. Аллотропные и полиморфные модификации обозначают греческими буквами а, р, у и т. д., где а — самая низкотемпературная модификация. Низкотемпературные модификации обычно имеют наиболее плотную упаковку атомов в кристаллах. При нагревании осуществляется переход их. к более рыхлой структуре, при этом возрастает неупорядоченность в кристалле (А5> 0) и появляются новые кристаллические структуры. [c.224]

АЛЛОТРОПИЯ, явление существования хим. элемента в виде двух или неск. простых в-в, различных но строению и св-вам (т. н. аллотропных форм). М. б. обусловлено образованием молекул с разл. числом атомов (напр., О2 и Оз) или разной структурой кристаллов (напр., графит и ал14аз). В последнем случае А.— разновидность полиморфизма. [c.26]

ПОЛИМОРФИЗМ, способность твердых в-в и жидких кристаллов существовать в двух или неск. формах с разл. кристаллич. структурой и св-вами. Такие формы наз. полиморфными модификациями. Взаимные превращения этих модификаций наз. полиморфными переходами. П. простых в-в принято наз. аллотропией, но понятие П. не относится к некристаллич. аллотропным формам (напр., газообразным Оз и Оз). [c.464]

ПОЛИлМЕТИНЫ, то же, что поливинилены. ПОЛИМОРФЙЗМ (от греч. ро1утогр1юз-многообразный), способность твердых в-в и жидких кристаллов существовать в двух или неск. формах с разл. кристаллич. структурой и св-вами при одном и том же хим. составе. Такие формы наз. полиморфными модификациями. Взаимные превращения полиморфных модификаций наз. полиморфными переходами. П. простых в-в принято называть аллотропией, но понятие П. не относят к некристаллич. аллотропным формам (таким, как газообразные Оз и Оз). [c.16]

Элемент (или соединенне) называют полиморфным, если он (оно) образует две или более кристаллические фазы, различающиеся атомным расположением. Более ранний термин аллотропия используется и сейчас для того, чтобы обозначить различные формы элементов но, за исключением особого случая Оа II Оз, аллотропы являются просто полиморфными модификациями. Полиморфизм элементов и соединений — скорее правило, чем исключение, и структурная химия любого элемента или соединения включает структуры всех его полиморфных модификаций, точно так же как понятие молекулы включает структуры ее изомеров. Различия между структурами полиморфных модификаций колеблются от таких очень незначительных, как изменение ориентации молекулы или иона от фиксированной до произвольной (или полного вращения) в высокотемпературной форме вещества (примерами могут служить кристаллический НС1, соли, содержащие NH4+, NO3 , N и другие сложные ионы) или как - -изменения форм Si02, до таких больших различий, как перестройка всего кристалла (полиморфные модификации С, Р, Si02 и т. д.). [c.20]

Полиморфизмом называется способность вещества одного и того же состава существовать в зависимости от внешних условий в нескольких кристаллических формах (полиморфных модификациях) с разлячной структурой (для простых веществ это явление иногда называют аллотропией). [c.43]

АЛЛОТРОПИЯ, явление существования хим. элемента в ввде двух ила неск. простых в-в, разлвчвых по строению в св-вам (т. в. аллотропных форм). М. 6. обусловлено образоваввем молекул с разл. числом атомов (вапр., О] в Оэ) влв разной структурой кристаллов (яапр., графит и алмаз). В последнем случае А.— развовидность полиморфизма. [c.26]

Элементарная сера в нормальных условиях существует в виде твердого кристаллического вещества — ромбической серы. При 368,5° К ромбическая сера превращается в другую кристаллическую модификацию серы — моноклиническую. Рентгенографическое исследование кристаллической структуры ромбической серы [4150] показало, что она состоит из кольцевых молекул За. В специальных условиях были получены также другие аллотропические модификации кристаллической серы. Так, при резком охлаждении паров серы до температуры жидкого азота Райсом [3428, 3427] были получены пурпурная и зеленая сера 1. Девидом и Хейманом [1270] было найдено, что в ударной волне при давлении в 230 ООО атм ромбическая сера превращается в новую аллотропическую модификацию, обладающую высокой электропроводностью и поэтому названную металлической серой. Обстоятельное исследование аллотропии серы было проведено Эрметсэ [1487—1489]. [c.309]

Электронные соединения. Выше говорилось о большой роли электронной концентрации при образовании твердых фаз переменного состава. Указывалось, что превышение известных пределов электронной концентраций приводит к изменению структурного типа. Так, например, увеличение электронной концентрации в твердом растворе (Си, Zn) за счет прибавления цинка к меди может происходить только до концентрации 1,4. Следовательно, в интервале электронных концентраций от 1 до 1,4 устойчивой будет а-фаза твердого раствора со структурным типом плотнейшей кубической упаковки. Увеличение концентрации сверх значения 1,4 привол т к смене структурного типа. В системе образуется -фаза, имеющая структуру кубической объемноцентрированной упаковки со статистическим распределением атоМ ОВ. Этот структурный тип обладает другим зонным строением, позволяющим принять в первую зону большее число электронов. В тюкоторых системах вместо структуры кубической центрированной упаковки появляются структуры типа -Mn со статистическим распределением атомов. Подсчет, проведенный Джонсом, показал, что при концентрации 1,5 структура кубической центрированной упаковки делается неустойчивой, что в свою очередь приводит к новой смене структурного типа -фаза сменяется "[-фазой. Если электронная концентрация в системе продолжает увеличиваться, то при значениях, близких к 1,62, происходит новая смена структурного типа 7-фаза заменяется е-фазой, имеющей структуру гексагональной плотнейшей упаковки со статистическим распределением атомов. Эту закономерную смену структурных типов в зависимо-сти от электронной концентрации Г. В. Курдюмов предлагает называть концентрационной аллотропией (полиморфизмом). [c.291]

У многих элементов, помимо перехода из одного фазового состояния в другое, возможно изменение типа структуры при изменении температуры, давления, а также количества содержащейся в них энертаи. Такие модификации элементов, называвшиеся ранее аллотропами, так как была неизвестна их структура, в настоящее время рассматривают как кристаллические или молекулярные модификации. Во многих случаях переходы из одной модификации в другую связаны с изменениями координационного числа. [c.197]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология