Номер 3, страница 134 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

3. Что называют аллотропией? Приведите примеры.

Решение

Аллотропия — это способность некоторых химических элементов существовать в виде двух или более простых веществ, различных по строению и свойствам. Эти простые вещества называют аллотропными модификациями или аллотропами. Явление аллотропии обусловлено либо разным числом атомов в молекуле (например, кислород $O_2$ и озон $O_3$), либо различным строением кристаллических решеток (например, алмаз и графит у углерода). Аллотропные модификации одного и того же элемента отличаются друг от друга физическими свойствами (плотностью, температурой плавления, цветом, твёрдостью) и химической активностью.

Наиболее известные примеры химических элементов, для которых характерна аллотропия:

• Углерод (C). Обладает большим разнообразием аллотропных модификаций, что связано со способностью его атомов образовывать различные типы химических связей.
  • Алмаз — прозрачное, бесцветное, очень твёрдое вещество. В его кристаллической решётке каждый атом углерода находится в центре тетраэдра и связан с четырьмя соседними атомами. Является диэлектриком.
  • Графит — серо-чёрное, непрозрачное, мягкое, жирное на ощупь вещество. Его структура слоистая. Внутри слоя атомы углерода образуют прочные шестиугольные кольца, а связи между слоями слабые. Хорошо проводит электрический ток.
  • Фуллерены — молекулярные соединения, в которых атомы углерода образуют замкнутую сферическую или эллипсоидальную поверхность. Наиболее известный представитель — фуллерен $C_{60}$, молекула которого по форме напоминает футбольный мяч.
  • Графен — двумерная аллотропная модификация, представляющая собой одиночный слой атомов углерода толщиной в один атом, соединённых в гексагональную решётку.
• Кислород (O). Существует в виде двух основных аллотропных модификаций, различающихся числом атомов в молекуле.
  • Кислород ($O_2$) — двухатомная молекула. При нормальных условиях это бесцветный газ без вкуса и запаха, необходимый для дыхания живых организмов.
  • Озон ($O_3$) — трёхатомная молекула. При нормальных условиях это газ голубого цвета с резким характерным запахом. Он значительно более реакционноспособен, чем кислород, и в высоких концентрациях ядовит.
• Фосфор (P). Известно несколько аллотропных модификаций, сильно различающихся по свойствам.
  • Белый фосфор — состоит из молекул $P_4$. Это мягкое воскообразное вещество, очень ядовитое. Химически крайне активен, самовоспламеняется на воздухе.
  • Красный фосфор — имеет полимерное строение. Это порошок тёмно-красного цвета, неядовитый, значительно менее активный, чем белый фосфор.
  • Чёрный фосфор — наиболее термодинамически устойчивая модификация. По внешнему виду, строению и свойству проводить электрический ток похож на графит.
• Сера (S). Образует множество аллотропных модификаций, различающихся строением молекул и способом их упаковки в кристалле.
  • Ромбическая сера ($\alpha$-S) — устойчивая при комнатной температуре модификация. Состоит из коронообразных циклических молекул $S_8$.
  • Моноклинная сера ($\beta$-S) — устойчива при температуре выше 95,6 °C. Также состоит из молекул $S_8$, но они имеют иную упаковку в кристалле.
  • Пластическая сера — аморфная резиноподобная масса, получаемая при резком охлаждении расплавленной серы. Состоит из длинных полимерных цепей атомов серы.

Ответ:

Аллотропия — это явление существования химического элемента в виде нескольких простых веществ (аллотропных модификаций), которые различаются по строению и свойствам. Примеры: для углерода — алмаз, графит, фуллерены; для кислорода — кислород ($O_2$) и озон ($O_3$); для фосфора — белый, красный и чёрный фосфор; для серы — ромбическая, моноклинная и пластическая сера.