Номер 3, страница 81 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

3. Дайте определение понятия «аллотропия». Приведите известные вам примеры аллотропных модификаций некоторых химических элементов. Объясните, почему простых веществ больше, чем химических элементов.

Определение понятия «аллотропия»

Аллотропия — это явление существования одного и того же химического элемента в виде двух или нескольких простых веществ, различных по строению и свойствам. Эти простые вещества называются аллотропными модификациями или аллотропами. Причиной аллотропии может быть как различное число атомов в молекуле (например, кислород $O_2$ и озон $O_3$), так и различное строение кристаллических решеток (например, алмаз и графит у углерода). Аллотропные модификации одного элемента могут значительно отличаться друг от друга по физическим и химическим свойствам.

Ответ: Аллотропия — это способность химического элемента образовывать несколько простых веществ (аллотропных модификаций), которые различаются по строению и свойствам.

Примеры аллотропных модификаций некоторых химических элементов

Несколько химических элементов обладают аллотропией. Наиболее известные примеры: Углерод (C) образует множество модификаций, включая алмаз (прозрачное, очень твёрдое вещество с тетраэдрической атомной кристаллической решёткой), графит (серо-чёрное, мягкое вещество со слоистой структурой), фуллерены (молекулы, состоящие из десятков атомов углерода, например, $C_{60}$) и другие. Кислород (O) существует в виде двух основных аллотропных модификаций — кислорода ($O_2$), бесцветного газа, необходимого для дыхания, и озона ($O_3$), бледно-голубого газа с резким запахом. Фосфор (P) известен в нескольких модификациях: белый фосфор ($P_4$) — воскообразное, ядовитое вещество, красный фосфор — полимер, менее активный и неядовитый, и чёрный фосфор — наиболее стабильная модификация. Сера (S) имеет множество аллотропов, например, ромбическую и моноклинную серу, состоящие из молекул $S_8$.

Ответ: Примеры аллотропных модификаций: для углерода — алмаз и графит; для кислорода — кислород ($O_2$) и озон ($O_3$); для фосфора — белый, красный и чёрный фосфор.

Объяснение, почему простых веществ больше, чем химических элементов

Число простых веществ превышает число химических элементов именно из-за явления аллотропии. Химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. На сегодняшний день известно 118 химических элементов. Простое вещество — это форма существования химического элемента в свободном состоянии. Если бы каждый химический элемент образовывал только одно простое вещество, то их количество было бы равным. Однако, как было показано выше, многие элементы (углерод, кислород, фосфор, сера и другие) могут существовать в виде нескольких аллотропных модификаций. Каждая такая модификация является самостоятельным простым веществом со своими уникальными физическими и химическими свойствами. Например, химический элемент углерод один, а простых веществ, образованных им, известно много: алмаз, графит, графен, фуллерены и т.д. Таким образом, за счёт того, что один химический элемент может формировать несколько простых веществ, общее число простых веществ в природе и полученных искусственно оказывается значительно больше, чем число химических элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева.

Ответ: Простых веществ больше, чем химических элементов, потому что некоторые химические элементы способны образовывать несколько разных по строению и свойствам простых веществ — аллотропных модификаций. Это явление называется аллотропией.