Отже, неметалічні елементи Оксиген, Сульфур, Фосфор і Карбон утворюють по декілька простих речовин — алотропних модифікацій, які набули застосування в техніці, медицині, ювелірній справі, металургії, виробництві гуми, очищенні води. У перспективі — широке використання фулеренів, графену, вуглецевих нанотрубок у медицині та лазерній техніці.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Неметалічні елементи здатні утворювати по декілька простих речовин. Прості речовини одного й того самого елемента називають алотропними модифікаціями. Суть явища алотропії полягає в утворенні кількох простих речовин тим самим хімічним елементом.

• Алотропні модифікації утворюють елементи Оксиген, Сульфур, Карбон і Фосфор. Алотропія Оксигену зумовлена різною кількістю атомів у молекулах простих речовин, а Сульфуру, Фосфору й Карбону — різною структурою кристалічних ґраток.

• Алотропними модифікаціями Оксигену є кисень й озон, які здатні взаємоперетворюватися за певних умов. Це два гази: кисень — без запаху й кольору; озон — з характерним запахом свіжості, блакитного кольору. Кисень — добрий окисник, однак окисні властивості озону значно більші. Кисень забезпечує життєві процеси, озон — отруйний.

• Алотропними модифікаціями Сульфуру є кристалічна та пластична сірка. Кристалічна сірка має дві форми: ромбічну й моноклінну. Ромбічна сірка — речовина лимонно-жовтого кольору, яка за температури 95,4-119,3 °С перетворюється на моноклінну. Ромбічна сірка утворює кристали ромбічної форми, моноклінна — голчасті кристали. За подальшого нагрівання кристалічна сірка кипить і, якщо її вилити в холодну воду, вона перетворюється на пластичну. Це довгі ланцюги, які легко розтягуються.

• Алотропні модифікації Фосфору: білий, червоний та чорний фосфор. У білого фосфору кристалічна ґратка молекулярна, у червоного та чорного — атомна. Молекули білого фосфору чотириатомні Р4, червоного й чорного — мають велику кількість атомів (відображають формулою Рn).

• Усі три модифікації за певних умов взаємоперетворюються одна на одну. Білий фосфор має характерний часниковий запах, отруйний, світиться в темряві, а дві інші модифікації — без запаху, не отруйні, не світяться.

• Алотропні модифікації Карбону: алмаз, графіт, карбін, фулерени. Алмазу властива висока твердість і водночас крихкість. На відміну від нього графіт м'який. Алмаз і графіт — тугоплавкі, взаємоперетворюються за певних умов.

• Карбін і полікумулен — лінійні полімери Карбону, що відрізняються видами хімічних зв'язків між атомами Карбону. У карбіну — одинарні й потрійні, у полікумулену — тільки подвійні. Це тверді речовини, напівпровідники.

• Фулерени — алотропні модифікації Карбону, тверді кристалічні речовини. Молекули містять 20, 24, 28, ... 60, 70, 200 атомів Карбону. Найстійкішою модифікацією є С60, сферичної форми. Це сильний антиоксидант. Проявляє надпровідні властивості.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

• 1. Поясніть суть явища алотропії на прикладах.
• 2. Охарактеризуйте алотропні модифікації: а) Оксигену; б) Сульфуру; в) Фосфору; г) Карбону.
• 3. Складіть рівняння реакцій: а) сірки з магнієм, алюмінієм, воднем, киснем; б) кисню з міддю, воднем; в) фосфору з киснем, сіркою, кальцієм; г) вуглецю з воднем, киснем, ферум(ІІ) оксидом, хром(ІІІ) оксидом. Розгляньте реакції як окисно-відновні.
• 4. Позначте прості речовини, що є алотропними модифікаціями одного елемента.

А сірка, сульфур(IV) оксид

Б бор, бор оксид

В алмаз, фулерен

Г карбон, карбон(IV) оксид

• 5. Укажіть модифікацію Карбону, твердішу за сталь.

А фулерен

Б алмаз

В графен

Г графіт

• 6. Укажіть просту речовину, що світиться в темряві.

А пластична сірка

Б червоний фосфор

В алмаз

Г білий фосфор

• 7. Позначте окисник і відновник у реакції, що відбувається за схемою:

ZnO + C → Zn + CO2↑.

А відновник С+2

Б окисник Zn0

В окисник Zn+2

Г відновник С0

• 8. Під час згоряння вуглецю в атмосфері кисню утворився карбон(IV) оксид об'ємом 112 л (н. у.). Обчисліть масу вуглецю й об'єм кисню, що прореагували.
• 9. У лабораторії провели експеримент на відновні властивості водню. Крізь порошок купрум(ІІ) оксиду масою 1,6 г пропустили водень у надлишку. Обчисліть об'єм водню (н. у.), що витратився, і масу та кількість речовини міді, що утворилася.
• 10. Цинк оксид масою 32,4 г повністю відновили вуглецем. Обчисліть масу цинку та об'єм карбон(IV) оксиду (н. у.), що утворилися. Якій кількості речовини відповідає такий об'єм?

ЦІКАВО ЗНАТИ

• Міцність та інші унікальні властивості графену матимуть широке застосування в майбутньому. Це створення гнучких та ударостійких екранів телефонів, куленепроникних желетів, легкого й міцного матеріалу для авто-, літако- й ракетобудування. Зокрема, компанія Samsung запатентувала графеновий акумулятор, який забезпечує високу швидкість зарядки та збільшує електричну ємність батарей. Графенові акумулятори використовуватимуть в електромобілях. Немале значення матиме застосування графену в медицині. Уводячи його в клітини організму, лікарі зможуть спостерігати за організмом ізсередини за допомогою нанобітів. Оскільки виробництво графену дороге, триває пошук способів здешевлення цього унікального матеріалу.

• На думку вчених, відкриття нанотрубок є початком ще однієї технічної революції. Триває активна робота з побудови нанороботів-реплікаторів, які могли б перемагати інфекційні, хронічні й генетичні хвороби організму. Наноробот-реплікатор за індивідуальною програмою керування на молекулярному рівні зможе відшукати збудника хвороби та знешкодити його.