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| 대표적인 동소체인 탄소동소체들 |
1. 개요
Allotrope동소체(同素體)는 한 종류의 원자로만 이루어졌으나 그 원자들의 배열순서나 배열구조가 다르기에 그 성질이 다른 여러가지인 물질들을 말한다. 영어로는 Allotropy, 혹은 드물게 Allotropism. 동위원소(Isotope)와는 다르다.
예를 들어, 다이아몬드와 흑연은 탄소 원자로만 이루어져 있다. 하지만 그 성질이 다르므로 이 물질들을 통틀어 탄소의 동소체라고 한다. 만약 원자의 종류가 하나인데 성질이 다를 수 있는 경우가 한 건도 발견되지 않았다면 동소체라고 부를 수 없다. 구성 원자가 같은데도 불구하고 성질이 달라지는 이유는, 원자의 결합방식이 다르기 때문이다.
같은 구성물질이라도 결합방식이 다를 때, 물질의 강도도 차이가 난다. 다이아몬드와 흑연의 강도의 차이의 원인도 여기에 있다. 다이아몬드의 탄소 원자는 SN=4로, 원자간 sp3 혼성 공유결합을 하는데 이 결합은 엄청나게 강한 결합이다. 반면에 흑연의 탄소 원자는 SN=3으로 sp2 혼성 공유결합을 하는데다가, 그래핀이 여러 겹으로 얹혀진 층상구조라 각 층들은 허접한 분자간 인력으로 느슨하게 엮여있다. 쉽게 비유하면, 다이아몬드는 탄소 원자들이 팔짱을 끼고 스크럼을 짠 것이라면, 흑연은 헐렁하게 손만 잡은 형태. 이런 연결이니, 다이아몬드는 강한 충격을 받아도 원자들이 서로 떨어지지 않는데 흑연은 조금만 충격을 받아도 분자 단위에서 무너져내린다.
이런 차이 뿐만아니라, 화학적인 성질도 차이가 나는데 간단하게 산소(O2)와 오존(O3)만 생각해보자, 산소는 우리가 호흡하기 위해서 당연히 필수적인 요소지만 오존은 몸에 해롭다.
간단한 예로 축구공 형태의 풀러렌 같은경우 강력한 항 바이러스 작용이 있음이 밝혀진 바 있다. HIV가 몽땅 녹는 기적을 보여 차세대 에이즈 치료제가 탄생하는가 싶었지만... HIV뿐 아니라 숙주세포 (즉 HIV에 점령당한 원래 내 세포) 까지 싸그리 녹여버리는 결과를 보여 소리없이 사라졌다.
1.1. 관련 문서
2. 동소체의 종류
2.1. 탄소
2.2. 인
- 흰인/백린(White phosphorus)
- 붉은인(Red phosphorus)
- 검은인(Black phosphorus)
- 진홍인(Scarlet phosphorus)
- 보라인(Violet phosphorus)
- Diphosphorus
2.3. 산소
2.4. 질소
- 질소(N2)
- trinitrogen(N3)
- tetranitrogen(N4)
2.5. 황
- 단사황
- 사방황
- 고무상황
2.6. 주석
주석은 두 동소체 사이를 온도에 의해 오갈 수 있어, 추운 환경에 노출된 주석 제품들이 부서져버리는 주석 페스트 현상으로 유명하다. 이는 합금으로 보완된다.- 백색주석
- 회색주석
2.7. 규소
- 단결정 규소
- 다결정 규소
- 실리센
2.8. 수소
목성형 행성의 중심부에서는 수소가 고도로 압축되어 그 동소체인 금속성 수소로 변할 것으로 예측된다.- 수소 분자(H2)
- 금속성 수소