Презентация "Аллотропия" 9 класс


Подписи к слайдам:
Аллотропия

Работу выполнили

Спицына Татьяна

Спицына Екатерина

ученицы 9 класса В

СОШ № 28 г. Балаково

Команда «Взрывные соединения»

Руководитель: Яковлева О.А.,

учитель химии

Аллотропия

Сетевая декада химии - 2012

Содержание

Понятие аллотропии

Введение термина «аллотропия» в науку»

Аллотропия кислорода

Аллотропия фосфора

Аллотропия олова

Аллотропия серы

Аллотропия кремния

Аллотропия углерода

Простых веществ существует больше, чем химических элементов, т.к. для некоторых из них характерно явление аллотропии.

Простых веществ существует больше, чем химических элементов, т.к. для некоторых из них характерно явление аллотропии.

АЛЛОТРОПИЯ - способность атомов одного элемента образовывать несколько простых веществ.

Явление аллотропии обусловлено в одних случаях тем, что молекулы простого вещества состоят из различного числа атомов (О, О2, О3), в других - тем, что их кристаллы имеют различное строение (алмаз, графит, карбин).

Название «аллотропия» происходит от гречеких слов állos — «иной», «другой» и trópos — «поворот», «свойство».

Образование кристаллов различных модификаций – частный случай полиморфизма.

ПОЛИМОРФИ́ЗМ (от поли... - «много» и греч. morphe — форма), свойство некоторых веществ существовать в нескольких кристаллических фазах, отличающихся по симметрии структуры и по свойствам.

Понятие аллотропии

Понятие «аллотропия» введено в науку Й.Я. Берцелиусом для обозначения изомерных видоизменений элементов

Понятие «аллотропия» введено в науку Й.Я. Берцелиусом для обозначения изомерных видоизменений элементов

(1841 г.).

Причинами аллотропии он считал:

  • Различное число атомов в молекуле;
  • Различное относительное положение атомов в кристалле.

Йёнс Якоб Берцелиус

(1779-1848)

шведский химик

Введение термина «аллотропия» в науку

Озон

Кислород

Кислород

Аллотропия кислорода

КИСЛОРОД

ОЗОН

Общие признаки

  • Простые вещества, которые образованы одним и тем же элементом – кислородом, т.е. являются его аллотропными модификациями.
  • При обычных условиях газы.
  • Сильные окислители.

Отличительные признаки

Молекула состоит из 2 атомов (О2)

Молекула состоит из 3 атомов (О3)

При н.у. без цвета и запаха, жидкий – голубой, твердый – синие кристаллы. Мало растворим в воде. У.Ф. лучи не задерживает. Сжижается при -183о С, затвердевает при -219оС.

Синий газ, запах резкий. В воде растворяется в 10 раз лучше, чем кислород. У.Ф. лучи задерживает. Сжижается при -192,7С, затвердевает -111,9С. Взрывоопасен.

Не ядовит. Необходим для аэробного дыхания

В больших дозах ядовит. Сильно раздражает глаза и дыхательные пути. Бактерициден.

В свободном виде входит в состав воздуха. В связанном виде является составной частью воды, различных минералов и горных пород, многих органических веществ.

В природе существует в верхних слоях атмосферы, образуя очень тонкий, так называемый озоновый слой, который защищает Землю от губительного ультрафиолетового излучения солнца.

Белый

Красный

Черный

Фосфор

Аллотропия фосфора

Аллотропное превращение красного фосфора в белый

Существует несколько форм красного фосфора. Их структуры окончательно не установлены. Известно, что они являются атомными веществами с полимерной кристаллической решеткой. Их плотность колеблется в интервале 2,0-2,4 г/см3, Тпл.=585-600о С, цвет от темного - коричневого до красного и фиолетово. Химическая активность красного фосфора значительно меньше, чем у белого, поэтому его хранят в обычных склянках с хорошо притертыми пробками. Красный фосфор гигроскопичен, не ядовит.

Существует несколько форм красного фосфора. Их структуры окончательно не установлены. Известно, что они являются атомными веществами с полимерной кристаллической решеткой. Их плотность колеблется в интервале 2,0-2,4 г/см3, Тпл.=585-600о С, цвет от темного - коричневого до красного и фиолетово. Химическая активность красного фосфора значительно меньше, чем у белого, поэтому его хранят в обычных склянках с хорошо притертыми пробками. Красный фосфор гигроскопичен, не ядовит.

Красный фосфор

Белый фосфор имеет молекулярное строение P4 и представляет собой мягкую, внешне похожую на воск, бесцветную массу, на счету быстро желтеющую и утрачивающую прозрачность. Белый фосфор ядовит, смертельная доза для человека составляет 0,15 г. Белый фосфор легко испаряется, его пары окисляются, а энергия переходит в светлую. Поэтому в темноте белый фосфор светится. Был открыт в 1669 году немецким алхимиком Хеннингом Брандом (первое в истории химии датированное открытие элемента).

Белый фосфор имеет молекулярное строение P4 и представляет собой мягкую, внешне похожую на воск, бесцветную массу, на счету быстро желтеющую и утрачивающую прозрачность. Белый фосфор ядовит, смертельная доза для человека составляет 0,15 г. Белый фосфор легко испаряется, его пары окисляются, а энергия переходит в светлую. Поэтому в темноте белый фосфор светится. Был открыт в 1669 году немецким алхимиком Хеннингом Брандом (первое в истории химии датированное открытие элемента).

Белый фосфор

Аллотропное превращение красного фосфора в белый

Черный фосфор имеет слоистую атомную кристаллическую решетку, по внешнему виду похож на графит, но является полупроводником, не ядовит.

Черный фосфор имеет слоистую атомную кристаллическую решетку, по внешнему виду похож на графит, но является полупроводником, не ядовит.

Чёрный фосфор

Белое

Серое

Олово

Аллотропия олова

Экспедиция Р. Скотта к Южному Полюсу

Белое олово — это серебристо-белый, мягкий, пластичный металл. Координационное окружение каждого атома олова в нем — октаэдр. ρ = 7,228 г/см3.

Белое олово — это серебристо-белый, мягкий, пластичный металл. Координационное окружение каждого атома олова в нем — октаэдр. ρ = 7,228 г/см3.

Тпл. = 231,9°C

Ткип. = 2270°C.

Белое олово

Серое олово — аллотропная модификация, кристаллизующаяся в кубической структуре типа алмаза и имеющая меньшую плотность, чем металлическое «белое» олово. При температуре ниже -13,2°C белое олово переходит в серое, происходит увеличение удельного объема на 25,6%, и металл рассыпается в серый порошок. Это превращение называется «оловянной чумой». Серое олово является узкозонным полупроводником.

Серое олово — аллотропная модификация, кристаллизующаяся в кубической структуре типа алмаза и имеющая меньшую плотность, чем металлическое «белое» олово. При температуре ниже -13,2°C белое олово переходит в серое, происходит увеличение удельного объема на 25,6%, и металл рассыпается в серый порошок. Это превращение называется «оловянной чумой». Серое олово является узкозонным полупроводником.

Серое олово

Экспедиция Скотта к Южному полюсу

Скотт Роберт Фалкон

(1868 – 1912)

один из первооткрывателей Южного Полюса

Явление аллотропии сыграло роковую роль в судьбе покорителей Южного Полюса.

В 1910 году английский полярный исследователь Роберт Скотт снарядил экспедицию, целью которой было достичь Южного Полюса. Много трудных месяцев передвигались отважные путешественники по снежным пустыням антарктического материка, оставляя на своём пути небольшие склады с продуктами и керосином – запасы на обратную дорогу.

Экспедиция Скотта к Южному полюсу

В начале 1912 г. экспедиция наконец достигла Южного Полюса. Но оказалось, что на месяц раньше здесь побывал норвежский путешественник Р. Амудсен.

Однако главная беда поджидала Р. Скотта на обратном пути. На складах, которые они оставили, не осталось керосина, он весь вытек. Продрогшим людям нечем было согреться и не на чем приготовить пищу. Вскоре Роберт Скотт и его друзья погибли.

Участники экспедиции к Южному Полюсу. 1912 г.

Экспедиция Скотта к Южному полюсу

В чём же крылась причина исчезновения керосина? Почему тщательно подготовленная экспедиция закончилась трагически?

Причина оказалась простой: жестяные банки с керосином были запаены оловом, а на морозе олово «заболевает» «оловянной чумой»: блестящее белое олово превращается в хрупкий белый порошок (серое олово).

Моноклинная

Пластическая

Ромбическая

Сера

Аллотропия серы

Превращение аллотропных модификаций серы

Кристаллическая сера имеет две модификации; одну из них, ромбическую, получают из раствора серы в сероуглероде (CS2) испарением растворителя при комнатной температуре. При этом образуются ромбовидные просвечивающие кристаллы светло-желтого цвета, легко растворимые в CS2. Эта модификация устойчива до 960С, при более высокой температуре стабильна моноклинная форма.

Кристаллическая сера имеет две модификации; одну из них, ромбическую, получают из раствора серы в сероуглероде (CS2) испарением растворителя при комнатной температуре. При этом образуются ромбовидные просвечивающие кристаллы светло-желтого цвета, легко растворимые в CS2. Эта модификация устойчива до 960С, при более высокой температуре стабильна моноклинная форма.

1080C

2,05Å

Ромбическая сера

Моноклинная модификация серы представляет собой длинные прозрачные темножелтые игольчатые кристаллы, также растворимые в CS2. При охлаждении моноклинной серы образуется более стабильная желтая ромбическая сера. Моноклинная сера плавится при 1190С. Расплавленная сера состоит главным образом из циклических молекул S8 и представляет собой подвижную желтую жидкость. При нагревании расплава до температур выше 1600С циклы S8 размыкаются, образуя длинные многоатомные цепи, расплав постепенно теряет текучесть и меняет цвет: из желтого становится темно-коричневым.

Моноклинная модификация серы представляет собой длинные прозрачные темножелтые игольчатые кристаллы, также растворимые в CS2. При охлаждении моноклинной серы образуется более стабильная желтая ромбическая сера. Моноклинная сера плавится при 1190С. Расплавленная сера состоит главным образом из циклических молекул S8 и представляет собой подвижную желтую жидкость. При нагревании расплава до температур выше 1600С циклы S8 размыкаются, образуя длинные многоатомные цепи, расплав постепенно теряет текучесть и меняет цвет: из желтого становится темно-коричневым.

Моноклинная сера

Коричневая, пластичная, вязко-эластичная масса. Пластическая сера образуется при быстром охлаждении расплавленной серы. Чистую серу нагрейте в термостойкой пробирке до 250-350°С. Затем расплав вылейте тонкой струей в цилиндр с холодной водой. В нижней части цилиндра собираются нити пластической серы.

Коричневая, пластичная, вязко-эластичная масса. Пластическая сера образуется при быстром охлаждении расплавленной серы. Чистую серу нагрейте в термостойкой пробирке до 250-350°С. Затем расплав вылейте тонкой струей в цилиндр с холодной водой. В нижней части цилиндра собираются нити пластической серы.

Пластическая сера

Взаимопревращение аллотропных модификаций серы

Аморфный

Кристаллический

Кремний

Аллотропия кремния

Кристаллический кремний – темно-серое вещество, имеющее кубические кристаллы.

Кристаллический кремний – темно-серое вещество, имеющее кубические кристаллы.

Основная форма, в которой используется кремний при производстве фотоэлектрических преобразователей и твердотельных электронных приборов. Активно развивается использование кремния в виде тонких плёнок кристаллической и аморфной структуры на различных подложках.

Кристаллический кремний

Аморфный кремний – бурый порошок, не имеющий постоянной температуры плавления.

В солнечных батареях обычно используются солнечные элементы из аморфного кремния и микрокристаллические кремниевые клетки 

В составе солнечной батареи – аморфный кремний

Аморфный кремний

Аллотропия углерода

АМОРФНЫЕ АЛЛОТРОПЫ

КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ АЛЛОТРОПЫ

Углерод

Алмаз

Графит

Лонсдейлит

Фуллерен

Уголь

Сажа

Нанопена

Карбин

Поликумулен

АЛМАЗ

Бесцветное, самое твёрдое вещество. Строение тетраэдрическое.

Тпл.=3700—4000 °C.

ГРАФИТ

Структура слоистая. Слои состоят из атомов углерода, расположенных в виде шестиугольников. Обладает низкой твёрдостью. Хорошо проводит электрический ток.

ЛОНСДЕЙЛИТ

(алмаз гексагональный)

Является самым твердым веществом, на 58 % превосходящем по жесткости алмаз, однако маловероятно практическое использование из-за сложности его получения.

По мнению учёных, формируется в момент столкновения метеорита с землей из графита

Кристаллические аллотропы углерода

ФУЛЛЕРЕН

Пространственные полициклические углероды С60, С70, представляющие собой полые сферы, построенные из 5-6-членных колец. Получены искусственным путём. Содержатся в саже

КАРБИН

Линейный полимер с чередующимися одинарными с тройными связями. Впервые получен искусственным путём. Найден в кратерах некоторых вулканов. Образуется при падении метеоритов.

ПОЛИКУМУЛЕН

Линейный полимер, в котором атомы углерода связаны только двойными связями

Получен искусственным путём.

−С≡С−С≡С−С≡

=С=С=С=С=С=

Кристаллические аллотропы углерода

УГОЛЬ

Температура плавления: 3500°C

САЖА

 Температура плавления: 2275°С

НАНОПЕНА

Углеродная пена представляет собой очень лёгкий порошок чёрного цвета. Плотность нанопены — порядка 2÷10 мг/см³.[1] Это одно из самых лёгких твёрдых веществ

Аморфные аллотропы углерода

Источники

  • Федеральный центр информационно-образовательных ресурсов http://www.eor.edu.ru/
  • Взаимопревращения аллотропных модификаций серы http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/bed068ab-8cff-11db-b606-0800200c9a66/ch09_22_06.swf
  • Видеоролик «Превращение аллотропных модификаций фосфора. СD
  • 1С Репетитор. Химия

  • http://glossword.info/
  • http://ru.wikipedia.org/