Vad är allotroper?
Allotroper är olika strukturella former av samma element. De har samma kemiska sammansättning men skiljer sig åt i sitt arrangemang av atomer, vilket leder till olika fysiska och kemiska egenskaper.
Konduktivitet och elektronrörelse:
* Elektrisk konduktivitet inträffar när elektroner kan röra sig fritt genom ett material.
* metaller är utmärkta ledare eftersom de har ett "hav" av delokaliserade elektroner som lätt kan röra sig genom materialet.
Hur kristallstruktur påverkar konduktivitet:
* Metallisk bindning: I metaller är atomerna arrangerade i en regelbunden, nära packad struktur. De yttre elektronerna är inte tätt bundna till enskilda atomer utan delokaliseras och bildar ett "hav" av elektroner som kan röra sig fritt. Detta möjliggör utmärkt elektrisk konduktivitet.
* kovalent bindning: I kovalenta strukturer delas elektroner mellan atomer för att bilda starka bindningar. Dessa elektroner är inte fria att röra sig, vilket resulterar i dålig konduktivitet.
Exempel:
* diamant: En kristallin form av kol där varje kolatom bildar fyra starka kovalenta bindningar med sina grannar. Detta skapar en styv, icke-ledande struktur.
* grafit: En annan form av kol där atomer är arrangerade i lager. Inom varje skikt bildar kolatomer starka kovalenta bindningar. Skikten hålls emellertid svagt samman av van der Waals -styrkor, vilket gör att elektroner kan röra sig fritt mellan skikten. Detta ger grafit utmärkt elektrisk konduktivitet.
* fosfor: Vit fosfor (P4) är ett molekylärt fast ämne med dålig konduktivitet på grund av dess kovalenta bindningar. Röd fosfor har å andra sidan en polymerstruktur med viss delokalisering av elektroner, vilket gör det lite mer ledande.
Sammanfattning:
* En allotrop med en metallisk bindningsstruktur kommer att vara en bra ledare av el på grund av närvaron av fria elektroner.
* En allotrop med en kovalent bindningsstruktur kommer i allmänhet att vara en dålig ledare av elektricitet, eftersom dess elektroner är lokaliserade inom bindningar.
* Vissa allotroper, som grafit, uppvisar konduktivitet på grund av specifika strukturella egenskaper som möjliggör elektronrörelse.
Därför bestäms konduktiviteten hos en allotrop av dess specifika kristallstruktur och hur dess elektroner är arrangerade och kan röra sig.
