アロトロピーという用語は、古代ギリシャ語の「allos」が「その他」を意味し、「tropos」が「様式または形式」を表す言葉に由来します。化学元素が、同じような物理的状態でさまざまな形に変化して存在する性質を指します。同素体とは、元素のさまざまな構造変化を指します。つまり、元素の原子がさまざまな方法で結合しています。これは、ダイヤモンド（炭素原子が結合して結晶格子または四面体を形成する）、グラファイト（炭素原子が六方格子のシートを形成する）、フラーレン（炭素原子が形成される）などの炭素の同素体で見られます。球状または管状構造）。同素体では元素のみが考慮され、化合物は考慮されません。多形性は化合物を考慮し、結晶のような固体材料にのみ制限されます。同様の物理的状態の中で、同素体は元素の可変形態を指します。いくつかの元素では、同素体は異なる結晶構造と異なる分子式を持ち、物理的状態の違いは、二酸素 O2 とオゾン O3 のような酸素の 2 つの異なる同素体でも観察され、どちらも固体、液体、気体に存在できます。同素体を示す元素には、スズ、炭素、リン、硫黄、酸素が含まれます。1841 年、スウェーデンの化学者、Jons Jakob Berzilius が同素体の概念を発見しました。
同素体の性質
同素体は異なる物理的および化学的性質を示します。
同素体の変化は、光、圧力、温度などの他の構造に影響を与える同じ力の結果です。
さまざまな同素体の安定性は、いくつかの特定の条件に依存します。
同じ元素の同素体は、炭素の同素体のように異なる特性を持っています。つまり、ダイヤモンドとグラファイトは、さまざまな外観、硬度値、反応性、融点、沸点を持っています.
炭素の同素体
炭素は、同素体を示す周期表の元素の 1 つです。炭素の同素体は、次の 2 つの異なる形態に分類されます。
アモルファス炭素同素体
結晶性炭素同素体
グラファイト
1789 年、アブラハム ゴットロブ ウェナーは炭素の最も一般的な同素体を発見し、グラファイトと名付けました。これは、炭素の最も安定した、最も純粋な同素体です。これは、六角形に配置された炭素原子の平らな二次元層で構成されています。柔らかくて黒くて滑りやすい土が特徴です。
すべての層で、1 つの炭素原子が C-C 共有結合の助けを借りて他の 3 つの炭素原子と結合しており、すべての炭素は sp2 混成です。残りの 4 番目の結合は、π 結合として発生します。これらの π 電子は非局在化されるため、移動可能になり、電気を伝導するのに役立ちます。一般にグラファイト α と β の 2 つの形態があります。 α形は、第1層の上に位置する第3層に対して、一連のABABに配置された層を有する。一方、β 形式では、ABCABC 形式で配置されます。
黒鉛の性質
層が完全に積み重ねられているため、この炭素の同素体は潤滑剤として機能します。
油を使用できない高温では、乾式潤滑剤としてグラファイトが使用されます。
酸やアルカリを希釈する不活性の性質を持つるつぼの作成に使用できます。
グラファイトはダイヤモンドよりも熱力学的に安定しています。
ハニカムのような層状構造を持っており、各層は炭素原子の平面的な六角形の環でできています。これらの層は、ファン デル ワールスの引力によってまとめられています。
グラファイトでは、3 つの炭素がシグマ結合を形成し、1 つの炭素がパイ結合を形成します。
ダイヤモンド
炭素の最も純粋な形です。ダイヤモンドでは、炭素原子は面心立方結晶構造の会社の格子に配置されています。ダイヤモンドは、原子間のより強い共有結合によって生じる多くの固有の物理量を持っています。各カートン原子は、他の 4 つの炭素原子に共有結合および四面体結合しています。この四面体は一緒になって、いす形配座の 6 員炭素環の 3 次元ネットワークを構成し、それによってゼロ結合角歪みを提供します。この 3D 共有結合ネットワークが、ダイヤモンドの強力な強度の主な理由であることが証明されています。
ダイヤモンドの特性 
それは非常に硬く、物質として強い.
融点が高い
相対密度が高く、X 線を透過します。
ダイヤモンドは高い屈折率を持っています。
電気の悪い伝導体ですが、熱の良い伝導体です.
ほとんどすべての溶媒に不溶です。
アモルファスカーボン
結晶構造を持たない炭素を指します。材料に存在する sp2 対 sp3 混成結合の比率は、非晶質炭素の特性を示しています。 sp3混成結合が豊富な材料は、四面体非晶質炭素またはダイヤモンド様炭素として知られています.
フラーレン
1985 年、サセックス大学のハリー クロート教授が C60 を発見し、バックミンスターフラーレンと名付けました。この発見まで、炭素の同素体はダイヤモンドとグラファイトの 2 つだけでした。それは、20個の炭素原子が六角形として配置され、そのうち12個が五角形として配置されている60個の炭素原子で構成される球状構造であり、炭素原子はsp2ハイブリッド化されています.その形がフットボールに似ていることから、「バッキーボール」と呼ばれることもあります。それらは低い分子間力と低い融点を持っています。それは、電気を伝導するのに役立つ電子の海で構成されています。有機溶媒に溶ける性質があります。
結論
この炭素同素体のシステムは、広範囲の末端を持っています。ダイヤモンドのように、すべての炭素原子を一緒に保持する結合は非常に強く、ダイヤモンドをすべての中で最も硬くしますが、グラファイトではこれらの同じ結合が弱くなります.ダイヤモンドの結合は柔軟性がなく、3D ネットワークを形成しますが、グラファイトの結合は六角形のシートを形成します。これらのシートは互いに滑り、グラファイトを本質的に柔らかくします。この記事が同素体、炭素のさまざまな同素体とその特性に関する明確な概念を提供したことを願っています.
