Allotropie

Diamant und Graphit sind zwei Allotrope des Kohlenstoffs: Formen desselben Elements, die sich in ihrer Kristallstruktur unterscheiden.

Als Allotropie (von griech.: ἀλλοτροπέω – sich verändern bzw. ἀλλοτρόπως – auf eine andere Art) bezeichnet man die Erscheinung, wenn ein chemisches Element im gleichen Aggregatzustand in zwei oder mehr Strukturformen auftritt, die sich physikalisch und in ihrer chemischen Reaktionsbereitschaft voneinander unterscheiden. Allotropien werden in der Chemie, Mineralogie und Materialwissenschaft auch als Modifikationen eines chemischen Elements bezeichnet.

Beispiele

Kohlenstoff kommt sowohl als farbloser, extrem harter Diamant vor, der ein elektrischer Nichtleiter ist, als auch als schwarzer, weicher Graphit, der elektrischen Strom leitet, sowie als Makromoleküle Fulleren, Kohlenstoffnanoröhren und als Graphen.

Weißer Phosphor ist hochgiftig und selbstentzündlich, wohingegen roter und schwarzer Phosphor ungiftig sind und zum Brennen einer Aktivierung bedürfen.

Der Sauerstoff in der Atemluft (O₂, Disauerstoff) ist geruchlos und lebensnotwendig, seine allotrope Variante Ozon (O₃) riecht stechend und ist bereits in sehr geringen Mengen (> 100 ppb) gesundheitsschädlich.

Zinn weist die Formen α-Sn und β-Sn auf. Bei der Umwandlung von β-Sn zu α-Sn kann die Zinnpest auftreten.

Weitere bekannte Beispiele stellen z. B. die Elemente Schwefel, Selen und Eisen (α-Eisen, γ-Eisen usw.) dar.

Abgrenzung des Begriffs

Bei unterschiedlichen Isotopen eines Elementes spricht man nicht von Allotropie, da diese sich in ihren chemischen Eigenschaften nicht oder nur äußerst gering unterscheiden.

Tritt eine chemische Verbindung im festen Zustand in mehreren Kristallformen (Modifikationen) auf, spricht man von Polymorphie.

Sind zwei Modifikationen durch Temperatur- oder Druckänderungen wechselseitig ineinander umwandelbar, so spricht man von Enantiotropie. Tritt diese Umwandlung nur in einer Richtung auf, während die andere Modifikation nur über Umwege dargestellt werden kann, so wird dieser Übergang als monotrop bezeichnet (Beispiel: Polymerer Phosphor).

Basierend auf einem Artikel in:

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