Forklar, hvorfor en allotrope kan udføre elektricitet?

Hvad er allotropes?

Allotropes er forskellige strukturelle former for det samme element. De har den samme kemiske sammensætning, men adskiller sig i deres arrangement af atomer, hvilket fører til forskellige fysiske og kemiske egenskaber.

Konduktivitet og elektronbevægelse:

* Elektrisk ledningsevne opstår, når elektroner kan bevæge sig frit gennem et materiale.

* metaller er fremragende ledere, fordi de har et "hav" af delokaliserede elektroner, der let kan bevæge sig gennem hele materialet.

Hvordan krystalstruktur påvirker ledningsevnen:

* Metallisk binding: I metaller er atomerne arrangeret i en regelmæssig, tætpakket struktur. De ydre elektroner er ikke tæt bundet til individuelle atomer, men er delokaliseret og danner et "hav" af elektroner, der kan bevæge sig frit. Dette muliggør fremragende elektrisk ledningsevne.

* kovalent binding: I kovalente strukturer deles elektroner mellem atomer for at danne stærke bindinger. Disse elektroner er ikke fri til at bevæge sig, hvilket resulterer i dårlig ledningsevne.

Eksempler:

* diamant: En krystallinsk form af kulstof, hvor hvert carbonatom danner fire stærke kovalente bindinger med sine naboer. Dette skaber en stiv, ikke-ledende struktur.

* grafit: En anden form for kulstof, hvor atomer er arrangeret i lag. Inden for hvert lag danner carbonatomer stærke kovalente bindinger. Imidlertid holdes lagene svagt sammen af ​​van der Waals -styrker, hvilket giver elektroner mulighed for at bevæge sig frit mellem lagene. Dette giver grafit fremragende elektrisk ledningsevne.

* fosfor: Hvid fosfor (P4) er et molekylært fast stof med dårlig ledningsevne på grund af dets kovalente bindinger. Rødt fosfor har på den anden side en polymerstruktur med en vis delokalisering af elektroner, hvilket gør den lidt mere ledende.

Sammendrag:

* En allotrope med en metallisk bindingsstruktur vil være en god leder af elektricitet på grund af tilstedeværelsen af ​​frie elektroner.

* En allotrop med en kovalent bindingsstruktur vil generelt være en dårlig leder af elektricitet, da dens elektroner er lokaliseret inden for bindinger.

* Nogle allotroper, som grafit, udviser ledningsevne på grund af specifikke strukturelle træk, der giver mulighed for elektronbevægelse.

Derfor bestemmes ledningsevnen af ​​en allotrope af dens specifikke krystalstruktur og den måde, dens elektroner er arrangeret og i stand til at bevæge sig.