آلوتروپ چیست ؟

آلوتروپ (Allotrope) به حالت‌ های ساختاری متفاوت برای یک عنصر گفته می شود. این واژه نخستین بار توسط برزلیوس به کار گرفته شده است. آلوتروپ ها از نظر ساختار شیمیایی ناهمسان می باشند، بنابراین ویژگی های فیزیکی متفاوت (نظیر چگالی ، انحلال پذیری و…) و ویژگی ‌های شیمیایی متفاوتی (مانند میزان واکنش پذیری) را نشان می دهند.

مقدمه

واژه آلوتروپی، از واژه یونانی آلوتروپیا به معنای تغییر پذیری گرفته شده است. آلوتروپی خاصیت بعضی عناصر شیمیایی می باشد که در یک حالت جامد، مایع و یا گاز با دو یا چند شکل مختلف وجود دارند. مثلا اتم کربن دارای آلوتروپ ‌های مختلفی مانند الماس،گرافیت ، گرافن  و … می باشد. در واقع می توان گفت که آلوتروپی به ساختار پیوند های شیمیایی  بین اتم ‌های یک عنصر ارتباط دارد و نباید آن را با حالت ‌های فیزیکی مواد اشتباه گرفت. به عنوان نمونه، بخار آب، آب و یخ آلوتروپ نمی باشند، زیرا این سه حالت آب، به خاطر تغییر فاصله بین مولکول ‌های آب بوجود آمده اند نه به جهت تغییر در پیوند های شیمیایی درون مولکول های آب. به بیان دیگر، آلوتروپ ها شکل های مختلف یک عنصر محسوب می شوند. هر کدام از این شکل‌ ها، دگرشکل، دگرواره یا چندگونی نیز نامیده می شوند.

تفاوت آلوتروپ ها یا دگرشکل ‌ها

آلوتروپ های یک عنصر شباهت ها و تفاوت های زیادی با یکدیگر دارند. دگرشکل ‌های مختلف یک عنصر از دو جهت می‌ توانند با یکدیگر متفاوت باشند. این دو جهت عبارتند از :

۱- پیوند‌ های شیمیایی :

به عنوان مثال گرافیت و الماس را در نظر بگیرید. در گرافیت ، هر اتم کربن در یک شبکه شش ‌وجهی صفحه ‌ای، به سه اتم کربن دیگر متصل است، در حالیکه در الماس، هر اتم کربن در یک شبکه چهار وجهی با چهار اتم کربن دیگر پیوند دارند.

۲- ساختار کریستالی یا ساختار بلوری :

ساختار بلوری ویژه فلز ها می باشد. در واقع فلزاتی که دو یا چند ساختار کریستالی پایدار داشته باشند، دگرشکل محسوب می شوند. شرایط تشکیل بلور های مختلف وابسته به دما و فشار است. این ساختار های بلوری می ‌توانند با استحاله به یکدیگر تبدیل گردند. به عنوان مثال آهن  آلفا و آهن گاما دو دگرشکل فلز آهن می باشند. فلزاتی مانند منگنز ،قلع ، کبالت ، تیتانیم، تلوریم و زیرکونیوم نیز از جمله فلزات دگرشکل می باشند.

عنصر های دارای آلوتروپی

همانطور که بیان شد، آلوتروپ‌ ها شکل ‌های مختلف یک عنصر می باشند. اگر چه این شکل ها به ظاهر کاملا با هم متفاوت هستند، اما تنها فرق آنها با یکدیگر در نوع قرار گیری اتم ‌ها در کنار هم می ‌باشند. به بیان دیگر، اتم ‌های عناصر متفاوت با شیوه‌ های مختلفی در دگرشکل ‌ها با یکدیگر پیوند تشکیل می دهند. دگرشکلی در برخی عناصر یافت می‌ شود. این عناصر معمولا در بین گروه‌ های ۱۳ تا ۱۶ جدول تناوبی قرار دارند. در جدول زیر، آلوتروپ ‌های عناصر مختلف آورده شده است.