동소성

Allotropy
알로프로피와 혼동하지 마세요.
다이아몬드와 흑연은 탄소의 두 동소체이다: 결정 구조가 다른 순수한 형태의 같은 원소이다.

Allotropy or allotropism (from Ancient Greek ἄλλος (allos) 'other', and τρόπος (tropos) 'manner, form') is the property of some chemical elements to exist in two or more different forms, in the same physical state, known as allotropes of the elements.동소체는 원소의 다른 구조적 변형입니다. 원소의 원자는 다른 [1]방식으로 결합됩니다.예를 들어, 탄소의 동소체는 다이아몬드(탄소 원자가 사면체의 입방체 격자를 형성하기 위해 결합), 흑연(탄소 원자가 육각 격자 시트로 결합), 그래핀(흑연 단판) 및 플라렌(탄소 원자가 구면, 관상 또는 타원체 형태로 결합)을 포함한다.이온)

동소성이라는 용어는 성분에만 사용되며 화합물에는 사용되지 않습니다.어떤 화합물에도 사용되는 보다 일반적인 용어는 다형성이지만, 일반적으로는 결정과 같은 고체 물질로 사용이 제한됩니다.할당성은 동일한 물리적 위상(고체, 액체 또는 기체와 같은 물질의 상태) 내에 있는 다른 형태의 원소만을 말합니다.이러한 물질 상태들 사이의 차이는 동소성의 예를 단독으로 구성하지는 않을 것이다.화학 원소의 동소체는 종종 다형체 또는 원소의 상으로 불린다.

일부 원소의 경우, 동소체는 다른 분자 공식이나 다른 결정 구조를 가지고 있을 뿐만 아니라 물리적 위상 차이를 가지고 있습니다. 예를 들어, 두 개의 산소 동소체(디옥시겐, O2, 오존3, O)는 모두 고체, 액체 및 기체 상태로 존재할 수 있습니다.다른 원소들은 서로 다른 물리적 상에서는 뚜렷한 동소체를 유지하지 않는다. 예를 들어, 인은 액체 상태로 녹으면 모두 동일한4 P 형태로 되돌아가는 수많은 고체 동소체를 가지고 있다.

역사

동소성의 개념은 1840년 스웨덴의 과학자 Baron Jöns Jakob Berzelius (1779–1848)[2][3]에 의해 처음 제안되었다.이 용어는 그리스어 '변성, 가변성'[4]에서 유래했다.1860년 아보가드로의 가설을 받아들인 후, 원소들은 다원자 분자로 존재할 수 있다는 것이 이해되었고, 두 개의 산소 동소체는 O와3 [3]O로2 인식되었다.20세기 초, 탄소와 같은 다른 사례들은 결정 구조의 차이 때문이라고 인식되었다.

1912년까지, Ostwald는 원소의 동소성이 화합물로 알려진 다형성 현상의 특별한 경우일 뿐이라고 지적하고 동소성과 동소성이라는 용어를 [5][3]버리고 다형성과 다형성으로 대체하자고 제안했다.많은 다른 화학자들이 이 조언을 반복했지만, IUPAC와 대부분의 화학 교재들은 여전히 원소에만 [6]동소체와 동소성을 사용하는 것을 선호한다.

요소 동소체의 특성 차이

동소체는 동일한 원소의 서로 다른 구조적 형태이며 상당히 다른 물리적 특성과 화학적 작용을 보일 수 있다.동소성 형태 간의 변화는 압력, 빛 및 온도와 같은 다른 구조에 영향을 미치는 동일한 힘에 의해 트리거됩니다.따라서 특정 동소체의 안정성은 특정 조건에 따라 달라집니다.예를 들어 철은 체심입방구조(페라이트)에서 906°C 이상의 면심입방구조(오스테나이트)로 변화하고 주석은 금속형태에서 13.2°C(55.8°F) 미만의 반도체형태로 변경된다.다른 화학적 거동을 가진 동소체의 예로서 오존3(O)은 다이옥시겐(O2)보다 훨씬 강한 산화제이다.

동소체 목록

일반적으로 가변 배위수 및/또는 산화 상태가 가능한 원소는 더 많은 수의 동소성 형태를 보이는 경향이 있다.또 다른 기여 요인은 요소의 강화 능력이다.

동소체의 예는 다음과 같습니다.

비금속

요소 동소체
카본
인
산소
유황
  • 사이클로-펜타술프, 사이클로-S5
  • 사이클로헥사술프, 사이클로S6
  • 사이클로-헵타술프, 사이클로-S7
  • 사이클로-옥타술프, 사이클로-S8
셀레늄
  • '레드 셀레늄', 사이클로세8
  • 회색 셀레늄, 고분자 Se
  • 검은색 셀렌, 최대 1000원자 길이의 불규칙 고분자 고리
  • 단사정계 셀레늄, 검붉은 투명결정

메탈로이드

요소 동소체
붕소
  • 비정질 붕소 – 갈색 분말 – B12 일반 이코사헤드라
  • α-롬브면 붕소
  • β-롬브면 붕소
  • γ-정통 붕소
  • α 정방 붕소
  • β정방붕소
  • 고압 초전도상
실리콘
게르마늄
  • α-게르마늄 – 반금속, 다이아몬드와 같은 구조
  • β-게르마늄 – 베타 주석과 동일한 구조를 가진 금속
  • 게르마넨 – 그래핀과 유사한 버클이 있는 평면 게르마늄
비소
  • 황색 비소 – 백색 인과 동일한 구조를 가진 분자 비금속 As4
  • 회색 비소, 고분자 As(금속)
  • 흑색 비소 – 적색 인과 동일한 구조를 가진 분자 및 비금속
안티몬
  • 청백 안티몬 - 회색 비소와 같은 구조를 가진 안정된 형태(비소)
  • 황색 안티몬(비산화물)
  • 블랙 안티몬(비산화물)
  • 폭발성 안티몬
텔루루
  • 비정질 텔루 – 회색-검은색 또는 갈색[7] 가루
  • 결정 텔루루 – 육각형 결정 구조(원형)

금속

자연에서 유의한 양(56~U, Tc 및 Pm 미포함)으로 발생하는 금속원소 중 거의 절반(27)은 주위압에서 등방성이다.Li, Be, Na, Ca, Ti, Mn, Fe, Co, Sr, Y, Zr, Sn, La, Ce, Pr, Nd, Dy, Gd.882°C에서 Ti, 912°C 및 1394°C에서 Fe, 422°C에서 Co, 863°C에서 Zr, 13°C에서 Sn, 668°C 및 776°C에서 U의 Ti를 기준으로 한다.

요소 단계명 스페이스 그룹 피어슨 기호 구조유형 묘사
리튬 R3m hR9 α-사마리움 구조 폼은 70K [8]이하.
임3m cI2 체심입방체 실온과 압력에서도 안정적입니다.
cF4 면중심입방체 7GPa 이상의 폼
hR1 ~40GPa의 중간상이 형성되었습니다.
cI16 40GPa를 넘는 폼
베릴륨 P63/mmc hP2 육각형 밀착 포장 실온과 압력에서도 안정적입니다.
임3m cI2 본체 중심 입방체 1255°C 이상에서 형성됩니다.
나트륨 R3m hR9 α-사마리움 구조 20K 미만 양식.
임3m cI2 본체 중심 입방체 실온과 압력에서도 안정적입니다.
FM3m cF4 면중심입방체 65 GPa 이상의 [9]실온에서 형성됩니다.
I43d cI16 실온, 108GPa에서 [10]형성됩니다.
Pnma oP8 실온, 119GPa에서 [11]형성됩니다.
마그네슘 P63/mmc hP2 육각형 밀착형 실온과 압력에서도 안정적입니다.
임3m cI2 본체 중심 입방체 50 GPa [12]이상의 폼.
주석 α-주석, 회색 주석, 주석 해충 Fd3m cF8 다이아몬드 큐빅 13.2°C 이하에서 안정.
β-주석, 화이트 주석 I41/AMD tI4 β-주석 구조 실온과 압력에서도 안정적입니다.
γ-주석, 마름모꼴 주석 I4/mm 체심 사각형
γ-Sn 체심입방체 매우 높은 [13]압력에서 형성됩니다.
스타넨
철 α-Fe, 페라이트 임3m cI2 체심입방체 실온과 압력에서도 안정적입니다.T<770°C에서 강자성, T=770–912°C에서 상사성.
γ-철, 오스테나이트 FM3m cF4 면중심입방체 912~1,394°C에서 안정적입니다.
γ-아이언 임3m cI2 체심입방체 1,394 – 1,538 °C에서 안정적이며, α-Fe와 동일한 구조입니다.
γ-아이언, 헥사페름 P63/mmc hP2 육각형 밀착형 고압에서도 안정적입니다.
코발트 α-코발트 단순 입방체 417°C 이상에서 형성됩니다.
β-코발트 육각형 밀착형 417°C 이하에서 형성됩니다.
폴로늄 α-폴로늄 단순 입방체
β-폴로늄 마름모꼴의

란타니드 및 악티니드

액티니드 요소의 위상도.

나노알로트로프

2017년 교수에 의해 나노합금성의 개념이 제안되었다.Weizmann 과학 연구소 유기 화학부의 Rafal Klajn.[15]나노합금 또는 나노물질의 동소체는 화학조성은 같지만(예를 들어, Au), 나노스케일(즉, 개별 [16]원자의 10배에서 100배 크기)에서 구조가 다른 나노폴러 물질입니다.이러한 나노 알로트로프는 초소형 전자 소자를 만들고 다른 산업적 [16]응용 분야를 찾는데 도움을 줄 수 있다.여러 나노 크기의 금 [15]나노 알로트롭에서 수행된 표면 강화 라만 산란에서 입증되었듯이, 서로 다른 나노 크기의 아키텍처는 서로 다른 특성으로 변환됩니다.나노알로트로프를 생성하는 2단계 방법도 개발됐다.[16]

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ IUPAC, 화학 용어집, 제2판('골드북') (1997).온라인 수정판: (2006–) "Allotrope" . doi : 10.1351 / goldbook . A00243
  2. ^ 참조:
    • 베르셀리우스, Jac.(1841년).Årsberättelse om Framstegen 나는 Fysik och 케미:핀란드 서부afgifven다 31일 화성 1840년.Första delen는 경우에는 연차 보고서 분야 물리학에 및 화학 분야 3월 31일, 1840년 제출했다.첫번째 부분이다.](스웨덴어로).스톡홀름 스웨덴:생환 Norstedt &, Söner. 페이지의 주 14.페이지의 주 14:"부터 옴 detock passarvälför att uttryckaförhållandet emellan myrsyradethyloxid och ättiksyrad methyloxid, så är det icke passande för 드 olika tillstånd hos 드 enkla kropparne,hvari dessablifva 다지skiljaktiga egenskaper,och torde för demböra ersättas af 시스템 bättre vald benämning,t. 친구 였어요. 알로스트로피(af α α δα δα δα δα δα δα δα δα δα δα δα δα δα δα δα δα δα e e,, ,, , ,, , , , , e,,,, ,e,,e e , , e , , , , ,e e , , , ,,,,eee,,e,,,,,e,e,,,,,e 단순한 물질의 경우, 이러한 [물질]이 다른 성질을 가지도록 변환되며, [따라서 이성질체라는 단어]는 더 잘 선택된 이름으로 대체되어야 한다. 예를 들어, 알로프로피(Alocropy, 다른 성질의 알로프로피) 또는 동소성 조건을 의미한다.
    • 독일어 재게시:베르셀리우스, 야곱, 뵐러, F..(1841년)전이다."Jahres-Bericht Fortschritte 데르 physischen Wissenschaften 죽über"[연차 사업 보고서 대한 진전이 물리적 과학에].Jahres Bericht Fortschritte 데르 Physischen Wissenschaften(독일어로) 죽Über.튀빙겐,(독일):Laupp'schen Buchhandlung.20:13.페이지의 주 13:"부터 Wenn 전sich auch noch 굿 eignet,)다스 VerhältnissameisensauremÄthyloxyd 운트 essigsaurem Methyloxyd auszudrücken zwischen, 그렇게welchendieseverschiedene Eigenschaften annehmen에ist은nicht passendfürungleiche Zustände bei Körpern,unddürfte fürdiese durch eine bessergewählte Benennung zuersetzen sein, z. Bdurch 알.lotropie(von α α α α π π π π π π 、 welches bedeutet : von ungleicher Beschaffenheit ) , oder durch allocropischen Zustand." (즉, 이성질체라는 단어가 에틸포름산염과 아세테이트의 관계를 표현하는데 여전히 적합하지만, 특정 조건에는 적절하지 않다.등분화 특성 및 이러한 특성에서 [이성체라는 단어]는 예를 들어 알로프로피(Allocropy, 구별되는 성질을 의미함) 또는 알로프로피 조건으로 대체될 수 있다.
    • Merriam-Webster 온라인 사전:동소성
  3. ^ a b c 를 클릭합니다Jensen, W. B. (2006), "The Origin of the Term Allotrope", J. Chem. Educ., 83 (6): 838–39, Bibcode:2006JChEd..83..838J, doi:10.1021/ed083p838.
  4. ^ 를 클릭합니다"allotropy", A New English Dictionary on Historical Principles, vol. 1, Oxford University Press, 1888, p. 238.
  5. ^ Ostwald, Wilhelm; Taylor, W.W., trans. (1912). Outlines of General Chemistry (3rd ed.). London, England: Macmillan and Co., Ltd. p. 104. 페이지 104부터: "두 가지뿐만 아니라 세 가지, 네 가지 또는 다섯 가지 다른 고체 형태로 존재하는 물질이 알려져 있으며, 수에 대한 제한은 존재하지 않는 것으로 알려져 있지 않다.이러한 물질을 다형성 물질이라고 한다.동소성이라는 이름은 특히 물질이 원소일 때 동일한 연결에서 일반적으로 사용됩니다.이 구별을 할 진짜 이유는 없으며, 두 번째 덜 흔한 이름은 사라지게 하는 것이 더 좋습니다."
  6. ^ Jensen 2006 (애디슨, W.E.의 인용)많은 사람들이 이 조언을 반복해 온 원소 동소성(Elsevier 1964).
  7. ^ Raj, G. Advanced Inorganic Chemistry Vol-1. Krishna Prakashan. p. 1327. ISBN 9788187224037. Retrieved January 6, 2017.
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