Allotropie

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Von Allotropie (von griech. ἀλλοτροπέω allotropeo „sich verändern“ bzw. ἀλλοτρόπως allotropos „auf andere Art“) spricht man in der Chemie, wenn ein chemisches Element im gleichen Aggregatzustand in zwei oder mehr Strukturformen vorkommt, die sich durch ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften oft stark voneinander unterscheiden. Der Begriff wurde von dem schwedischen Chemiker Jöns Jakob Berzelius geprägt. Die relative Stabilität der verschiedenen allotropen Modifikationen hängt von Druck und Temperatur ab. Vielfach können die verschiedenen Modifikationen durch entsprechende Variation dieser beiden physikalischen Größen ineinander umgewandelt werden. So kann beispielsweise der verhältnismäßig reaktionsträge rote Phosphor durch Erhitzen unter Luftabschluss sehr leicht in den an der Luft selbstentzündlichen hochgiftigen gelben Phosphor verwandelt werden.

In der Mineralogie und in den Materialwissenschaften ist dafür der Ausdruck Polymorphie gebräuchlich, der allerdings nicht nur für chemische Elemente, sondern auch für kristalline chemische Verbindungen (Mineralien, Arzneistoffe etc.) verwendet wird.

Ein typisches Beispiel sind die zahlreichen allotropen Modifikationen des Kohlenstoffs. Schon Antoine de Lavoisier hatte nachgewiesen, dass es sich bei Graphit und Diamant um dasselbe chemische Element handelt. Tatsächlich lässt sich Graphit durch länger anhaltenden hohen Druck auch zum Diamant verwandeln. Heute kennt man darüber hinaus noch viele weitere Modifikationen des Kohlenstoffs wie z.B. Fullerene, Graphen, Kohlenstofffasern und Kohlenstoffnanoröhren.

Siehe auch

Literatur