Тема 1.1 Аллотропия и аллотропные модификации

Цель, форма работы: углубление знаний об аллотропных модификацих углерода, кислорода и олова. Ответить на вопросы.

Вопросы, рекомендуемые для рассмотрения: аллотропия, аллотропные модификаци углерода (алмаз, графит), кислорода(кислород, озон), олова(серое и белое олово).

Список рекомендуемой литературы:

1. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. проф. учеб. заведений / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М.: 2005.

2.Габриелян О.С. Химия. 10 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: 2005.

3.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2006.

4. Потапов В.М.Химия.-М.: Высшая школа, 1985.

5. Шамшин Д.Л. Химия.-М.:Высшая школа,1980.

6. http://www.art-con.ru/node/4108

7. http://ru.wikipedia.org/wiki/

Порядок проверки, защиты самостоятельной работы: проверка рабочей тетради.

Теоретические основы:

Аллотро́пия —явление существования одного и того же химического элемента в виде двух и более простых веществ, различных по строению и свойствам — так называемых аллотропических (аллотропных) модификаций или форм. Явление аллотропии может быть обусловлено либо различным составом молекул данного элемента (аллотропия состава), либо различным строением молекул и способом размещения молекул (атомов) в кристаллах (аллотропия формы). Способность элемента к образованию соответствующих аллотропных модификаций обусловлена строением атома, которое определяет тип химической связи, строение молекул и кристаллов. Различные аллотропные модификации могут переходить друг в друга. Для данного химического элемента его аллотропные модификации всегда различаются по физическим свойствам и химической активности (например, озон активнее кислорода, температура плавления алмаза больше, чем фуллерена)Явление аллотропии обусловлено либо различным составом молекул простого вещества (аллотропия состава), либо способом размещения атомов или молекул в кристаллической решётке (аллотропия формы).

Множество модификаций образует углерод: алмаз, графит, фуллерен, карбин, графен, углеродные нанотрубки, лонсдейлит и др. Точное число модификаций указать затруднительно вследствие разнообразия форм связывания атомов углерода между собой. Наиболее многочисленны молекулярные структуры фуллеренов и нанотрубок.

В осемь аллотропов углерода: a) Алмаз, b) Графит, c) Лонсдейлит, d) C₆₀ (фуллерены), e) C₅₄₀, f) C₇₀, g) Аморфный углерод и h) однослойная углеродная нанотрубка.

Кислород может существовать в виде двух аллотропных видоизменений: кислород О2 и озон О3. При сравнении физических свойств кислорода и озона необходимо помнить, что это газообразные вещества, различающиеся по плотности (озон в 1,5 раза тяжелее кислорода), температурам плавления и кипения. Озон лучше растворяется в воде.Кислород бесцветен, не имеет запаха; озон имеет выраженный запах свежести, имеет бледно-фиолетовый цвет, он более бактерициден , образуется в природе во время грозы и при окислении смолы хвойных деревьев. Есть отличия и в химических свойствах.Озон химически активнее кислорода. Активность озона объясняется тем, что при его разложении образуется молекула кислорода и атомарный кислород, который активно реагирует с другими веществами. Например, озон легко реагирует с серебром, тогда как кислород не соединяется с ним даже при нагревании:      Но в то же время и озон и кислород реагируют с активными металлами, например с калием К. Получение озона происходит по следующему уравнению:

     Олово существует в трех аллотропических видоизменениях, причем каждое из них устойчиво при определенной температуре. Белое ковкое олово химики обозначают «β-олово»; это олово наших сосудов и утвари; оно устойчиво при температуре от +18° (первая аллотропическая модификация) до +160° С. Серое хрупкое олово химики обозначают «α-олово»; оно является устойчивой, модификацией при температуре ниже чем + 18° (вторая аллотропическая модификация). Тогда начинается переход неустойчивого при этой температуре белого олова в устойчивое серое со всеми его отрицательными свойствами. При температуре ниже +18° С белое олово склонно превращаться. Но из этого не следует, что при понижении температуры ниже + 18° С белое олово должно мгновенно перейти в серое. Создается только такое положение, при котором белое видоизменение, т. е. «β-олово» делается предрасположенным к «заболеванию», т, е. к переходу в серое, и наступает такое состояние металла, при котором при переходе в серое видоизменение «α-олово» достаточно какого-либо иногда ничтожного импульса. Таким импульсом является, например, пыль серого олова, перенесенная на белое олово ветром, или в помещениях наших музеев движением воздуха, или просто попавшая при соприкосновении предмета серого видоизменения с предметом из белого олова. Вследствие этого можно условно говорить об «инфекции», о «заболевании оловянною чумою».

Олово, нагретое до температуры выше +160о, переходит в новую, т. е. третью, аллотропическую модификацию; оно делается хрупким настолько, что толчется в порошок.

Контрольные вопросы: 1. Как доказать, что графит и алмаз являются аллотропными видоизменениями одного и того же элемента? Почему их свойства столь различны?

2.Для каких целей применяют алмаз и графит?

3.Охарактеризуйте значение кислорода и озона для нашей планеты.

4.Какие химические элементы образуют аллотропные модификации?

5. Какое практическое значение имеют знания об аллотропных модификациях металлов на примере олова?