باز کردن منو اصلی
گرافیت و الماس دو دگرشکل کربن هستند: شکل‌های خالصی از یک عنصر که از نظر ساختار با هم تفاوت دارند.

دگرشکل [۱]، دگرواره[نیازمند منبع]، چندگونی[۲] یا آلوتروپی (به انگلیسی: Allotropy) بنا بر تعریف اتحادیه بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (آیوپاک) وجود «حالت‌های ساختاری متفاوت برای یک عنصر»[۳] است.[۴] هر کدام از این شکل‌ها، دگرشکل نامیده می‌شوند. در واقع عناصر دگرشکل از لحاظ ساختار شیمیایی همسانند، اما ویژگی‌های فیزیکی متفاوتی (اعم از چگالی، انحلال پذیری و...) دارند. نمونه‌های مشهور مواد دارای دگرشکل کربن، گوگرد و آهن هستند.[۲] دگرشکلی به ساختار پیوند شیمیایی بین اتم‌های یک عنصر مرتبط بوده و نباید با حالت‌های فیزیکی مواد اشتباه گرفته شود. مثلاً بخار آب، آب و یخ دگرشکل به‌شمار نمی‌آیند، زیرا در اثر تغییر پیوندهای فیزیکی بین مولکول‌های آب ایجاد می‌شوند، نه به سبب تغییر در پیوندهای شیمیایی درون مولکول آب.

پیشینه و واژه‌شناسیویرایش

این نام نخستین بار توسط یاکوب برسلیوس به کار گرفته شد.[۵] واژه «آلوتروپی»، برگرفته از واژه یونانی «آلوتروپیا» (به یونانی: άλλοτροπἱα) به معنای تغییرپذیری است.[۶] برای مثال اوزون(o3) و اکسیژن(o2) دوشکل متفاوت از یک عنصرند. به موادی که چنین رابطه‌ای با یکدیگر دارند، دگر شکل یا آلوتروپ گویند.

تفاوت دگرشکل‌هاویرایش

آلوتروپ‌های مختلف یک عنصر از دو جهت می‌توانند با یکدیگر متفاوت باشند:

پیوندهای شیمیاییویرایش

مثلاً اکسیژن و ازن؛ یا گرافیت و الماس. در الماس، هر اتم کربن در یک شبکه چهاروجهی به چهار اتم کربن دیگر متصل است. در گرافیت، هر اتم در یک شبکه و بی قاهده ای، به سه اتم دیگر پیوند دارند.

ساختار بلوریویرایش

ساختار بلوری یا کریستالی ویژه فلزهاست. فلزهایی که دو یا چند ساختمان بلوری پایدار داشته باشند، دگرشکلی هستند. این شرایط بستگی به دما و فشار دارد. ساختارهای بلوری با استحاله می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند. دگرشکل‌ها حجم‌های متفاوتی دارند و در نتیجه تنشهای متفاوتی در سطح‌شان پیدا می‌شود. مثلاً آهن دارای دو دگرشکل آلفا و گاما است که اهمیت ویژه‌ای دارند. منگنز، کبالت، قلع، تیتانیم، زیرکونیم و تلوریم نیز از این دست فلزهای دگرشکل هستند.[۷]

برخی عنصرهای دارای دگرشکلیویرایش

اکسیژنویرایش

اکسیژن به دو شکل گاز اکسیژن (O2) که تنفس می‌کنیم و گاز اوزون (O3) که سمی است؛ وجود دارد.

کربنویرایش

دو دگرشکل معروف کربن که از گذشته‌های دور شناخته شده اند، گرافیت و الماس هستند که در دسته جامدات کووالانسی قرار می‌گیرند. دوده یا کربن بی شکل را هم میتوان آلوتروپ دیگری از کربن در نظر گرفت. فولرنها (به‌طور مثال C60) و نانولوله‌های کربنی هم دگرشکل‌هایی از کربن هستند که در دهه 1990 میلادی شناخته شدند.

گوگردویرایش

گوگرد به شکل متداول یعنی S8 دیده می‌شود. گرچه با حرارت دادن، مولکولهای حلقوی باز می‌شوند و به هم متصل شده و رشته‌های پلیمری گوگرد را میسازند که آلوتروپ دیگری از گوگرد است. گوگرد در ساختارهای بلوری متفاوت متبلور می‌شود که دگرشکلهای متعددی برای این عنصر محسوب می‌شوند.

فسفرویرایش

فسفر سفید، فسفر قرمز و فسفر سیاه سه شکل آلوتروپی عنصر پانزدهم جدول تناوبی هستند که در تعداد پیوند بین اتم‌های فسفر و تعداد اتم در ذرات سازنده با هم تفاوت دارند. فسفر سفید از مولکولهای P4 ساخته شده؛ در حالی که فسفر قرمز پلیمری از فسفر سفید است و فسفر سیاه هم ساختار لایه‌ای و مکعبی دارد و از مولکوهای مجزا تشکیل نشده است.

جستارهای وابستهویرایش

منابعویرایش

عمومیویرایش

  • شیمی عمومی؛ چارلز مورتیمر؛ ویرایش ششم؛ 1988

ویژهویرایش

  1. دگرشکل واژهٔ مصوب فرهنگستان زبان و ادب فارسی برای Allotrope است. [۱]
  2. ۲٫۰ ۲٫۱ افضلی، محمدرضا (۱۳۸۶فرهنگ تشریحی متالورژی و مواد، تهران: دانشیار، شابک ۹۷۸-۹۶۴-۷۰۱۵-۴۸-۶
  3. Different structural modifications of an element.
  4. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML on-line corrected version: http://goldbook.iupac.org (2006-) created by M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; updates compiled by A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8. doi:10.1351/goldbook.
  5. Jensen, W. B. (2006), "The Origin of the Term Allotrope", J. Chem. Educ., 83 (6): 838–39, doi:10.1021/ed083p838. [ارجاع دست دوم از ویکی‌پدیای انگلیسی]
  6. "allotropy", A New English Dictionary on Historical Principles, 1, Oxford University Press, 1888, p. 238. [ارجاع دست دوم از ویکی‌پدیای انگلیسی]
  7. لاختین، یوری میخایلوویچ (۱۳۸۴)، «ساختمان کریستالی فلزات»، مهندسی متالورژی فیزیکی، ترجمهٔ افسانه ربیعی (ویراست ویراست دوم)، تهران: فنی حسینیان، ص. صص ۸–۱۰، شابک ۹۶۴-۶۶۰۷-۰۷-۱