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(grch.), die Eigentümlichkeit gewisser chemisch einfacher Stoffe (Elemente), in zwei oder mehr so auffallend
verschiedenen Modifikationen vorzukommen, daß man sie für einander ganz fremde Substanzen halten würde,
wenn die Identität ihrer chem. Natur nicht anderweitig festgestellt wäre. Solcher allotropischen
Modifikationen sind z.B. vom Sauerstoff zwei bekannt: das gewöhnliche Sauerstoffgas der Atmosphäre und das Ozon. Der Kohlenstoff
bildet ihrer drei: Diamant,
[* 2] Graphit und amorphe oder organische Kohle.
Von Phosphor, Bor, Silicium, Schwefel u. s. w. sind ebenfalls mehrere allotrope
Modifikationen bekannt. (S. die Einzelartikel.) Die Ursache der Allotropie liegt ohne Zweifel in der Fähigkeit mehrwertiger
Elemente (nur bei solchen wird sie überhaupt beobachtet), Moleküle von verschiedener Größe, d. h. aus verschiedener Anzahl
von gleichartigen Atomen zu bilden. Für das Element Sauerstoff ist dies bestimmt nachgewiesen, indem das Molekül
des Atmosphärensauerstoffgases aus zwei miteinander chemisch verbundenen Sauerstoffatomen (O2 ) besteht, während
das Ozonmolekül deren drei (O3 ) enthält. Die Allotropie erscheint daher als eine besondere Art der Polymerie
(s. Isomer).
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Danach unterscheidet man physikalische und chemische I. und bezeichnet die nur physikalisch isomeren Substanzen auch als Modifikationen.
Eine Erklärung der I. bietet die Atomtheorie. Die Atome, aus denen eine chemische Verbindung besteht, können sich bei gleich
bleibender Anzahl in verschiedener Art oder ohne Änderung des gegenseitigen Verhältnisses in verschiedener
Anzahl zu Molekülen vereinigen, welche offenbar verschiedene chemische Eigenschaften besitzen müssen.
Diese chemischen Moleküle können sich weiter in regelmäßiger oder unregelmäßiger Weise, in mehr oder weniger dichter
Gruppierung etc. zu sinnlich wahrnehmbaren Massen vereinigen, welche dann die erwähnten physikalischen Verschiedenheiten
zeigen werden. Diese letztern sind mithin auch bei den Elementen möglich, und in der That kennt man verschiedene
Modifikationen beim Phosphor, Kohlenstoff, Schwefel, Sauerstoff etc., eine Erscheinung, die als Allotropie bezeichnet wird.
Chemische
[* 4] I. findet sich hauptsächlich bei den Kohlenstoffverbindungen. Man kennt z. B.
fünf Körper, welchen die empirische Formel C4H8O2 zukommt, die aber in ihren Eigenschaften wesentlich
voneinander abweichen. Zwei von diesen Körpern sind Säuren, die übrigen sind zusammengesetzte Äther,
und die I. erklärt sich also hier wie in vielen ähnlichen Fällen daraus, daß die Atome in diesen isomeren Körpern verschieden
gruppiert sind. Die Gruppierung der Atome läßt sich aus den Zersetzungsprodukten der Körper mehr oder weniger sicher nachweisen,
und das Studium derselben bildet gegenwärtig eine der Hauptaufgaben der organischen Chemie. In dem angeführten Beispiel liegen
die Verhältnisse einfach, und die Verschiedenheit der Körper mit der empirischen Formel C4H8O2 ergibt
sich aus folgenden rationellen Formeln derselben:
Benzol hat die Formel C6H6 . In dieser Atomgruppe kann der WasserstoffAtom für Atom durch Chlor vertreten
werden, und statt des Chlors kann auch die Methylgruppe CH3 eintreten. So entstehen Methylbenzol C6H5.CH3
^[C6H5.CH3] u. Dimethylbenzol C6H4(CH3)2 ^[C6H4(CH3)2]. Nun kennt man aber drei Dimethylbenzole,
und bei diesen beruht die I. offenbar darauf, daß die Atomgruppe CH3 an verschiedenen Stellen in das Benzolmolekül
eintritt.
In den Dimethylbenzolen kann ferner Wasserstoff durch Chlor vertreten werden. Es ist aber ein großer Unterschied, ob das Chlor
in die Atomgruppe CH4 oder in eine der Gruppen CH3 eintritt, und so entstehen
sehr zahlreiche Isomerien. Die neuere Chemie sucht zu ergründen, weshalb es nur ein Methylbenzol, aber drei Dimethylbenzole
gibt und geben kann, und gewinnt dadurch Einsicht in die Konstitution der Körper. Je nachdem die I. auf verschiedene in den
Verbindungen anzunehmende Radikale (wie bei den oben genannten zusammengesetzten Äthern) oder bei gleichem
Kohlenstoffkern auf eine verschiedene Gruppierung der Kohlenstoffatome (wie bei der Buttersäure und Isobuttersäure) oder
auf eine verschiedene Verteilung der mit letztern verbundenen Elemente zurückzuführen ist, unterscheidet man metamere und
strukturisomere Körper; doch
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Diesen Vorgang nennt man Polymerisation. Zu den physikalischen Isomerien rechnet man auch das Auftreten der Körper im kristallisierten
oder amorphen Zustand oder in Kristallformen, die nicht auf dieselbe Grundform zurückzuführen sind (Polymorphie, s.
Dimorphismus). Die amorphen Körper verhalten sich oft gegen Lösungsmittel und Reagenzien anders als die
isomeren kristallisierten, zeigen also gewisse chemische Verschiedenheiten und lassen dadurch eine verschiedene Konstitution
ihrer Moleküle vermuten. Ob solche auch bei den Allotropien in Frage kommt, ist mindestens zweifelhaft. Die Allotropie des Sauerstoffs
(inaktiver Sauerstoff und Ozon) ist thatsächlich durch verschiedenes Molekulargewicht, also durch Polymerie,
bedingt, und auch bei andern Elementen sind Thatsachen bekannt, welche die gleiche Annahme als wahrscheinlich erscheinen lassen.