Аллотропия — это способность одного и того же химического элемента существовать в виде двух или более простых веществ, различных по строению и свойствам.

Примеры аллотропии

• Кислород (O₂) и озон (O₃) — две аллотропные формы элемента кислорода. Кислород — бесцветный газ без запаха, а озон — газ с резким запахом. Озон образуется из кислорода под действием электрического разряда и ультрафиолетового излучения. Обе формы кислорода играют важную роль в природе и жизни человека.
• Углерод существует в виде алмаза, графита, карбина, фуллерена. У каждого из этих веществ своя структура и свойства.
• Сера может существовать в виде ромбической, моноклинной и пластической серы. Ромбическая сера — твёрдое вещество жёлтого цвета, моноклинная сера имеет вид бледно-жёлтых игольчатых кристаллов, а пластическая сера представляет собой коричневую резиноподобную массу.
• Фосфор существует в нескольких аллотропных формах: белый, красный и чёрный фосфор. Белый фосфор ядовит, светится в темноте и может самовоспламеняться. Красный фосфор не ядовит и не светится, но может воспламеняться при нагревании. Чёрный фосфор похож на графит.

Аллотропы одного химического элемента имеют разное строение, поэтому они различаются по физическим и химическим свойствам. Например, кислород и озон имеют разные физические свойства, и они по-разному реагируют с другими веществами.

Явление аллотропии объясняется различиями в строении кристаллической решётки различных модификаций одного элемента. Разные кристаллические решётки определяют различия в свойствах аллотропных модификаций.

У некоторых химических элементов аллотропия проявляется при разных условиях окружающей среды. Например, при повышенном давлении углерод может существовать в форме алмаза или графита.

В природе аллотропия встречается довольно часто. Это явление объясняет разнообразие веществ, которые мы встречаем в окружающем мире.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое аллотропия?
2. Какие примеры аллотропии вы знаете?
3. Чем отличаются аллотропные модификации одного элемента?
4. Чем объясняется явление аллотропии?
5. В каких условиях проявляется аллотропия некоторых химических элементов?

Задания для самостоятельной работы

1. Приведите примеры аллотропных модификаций других химических элементов, кроме приведённых в тексте.
2. Объясните, почему аллотропы одного элемента имеют разные свойства.
3. Изучите информацию об аллотропах химических элементов и заполните таблицу с их свойствами.

4. Напишите эссе на тему «Роль аллотропии в природе».

Решение задач

Задача 1. Вычислите количество вещества и массу кислорода, если его объём равен 5,6 л (н.у.).

Решение:

1. Найдём количество вещества кислорода:$V = V_m \cdot n$, где $V_m$ — молярный объём газа, равный 22,4 л/моль, а $n$ — количество вещества.$n = \frac{V}{V_m} = \frac{5,6}{22,4} = 0,25$ моль.

2. Найдём массу кислорода:$m = M \cdot n = 32 \cdot 0,25 = 8$ г, где $M$ — молярная масса кислорода, равная 32 г/моль.Ответ: 0,25 моль, 8 г.

Задача 2. Рассчитайте объём кислорода (н. у.), который потребуется для полного сгорания 10 л метана.

Решение:

Уравнение реакции горения метана:$CH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O$Из уравнения реакции видно, что для сжигания 1 моля метана требуется 2 моля кислорода.Найдём количество метана, содержащегося в объёме 10 литров:$n(CH_4) = \frac{10}{22,4}$ моль.Для сжигания такого количества метана потребуется вдвое больше кислорода, то есть 20 л.Ответ: 20 л кислорода.