O alotropia em química, é a característica de certos elementos químicos de se apresentarem sob diversas formas, mas no mesmo estado de agregação da matéria. A estrutura dos elementos pode variar dependendo de seu arranjo molecular e das condições em que são formados, como pressão e temperatura..
Somente quando se trata de elementos químicos é usada a palavra alotropia, designando cada uma das maneiras pelas quais um elemento pode ser encontrado na mesma fase que um alótropo; que, para compostos que exibem diferentes estruturas cristalinas, ele não se aplica; neste caso, é chamado de polimorfismo.
Outros casos são conhecidos, como o do oxigênio, em que a alotropia pode ocorrer como uma alteração no número de átomos da substância. Nesse sentido, existe a noção de dois alótropos deste elemento, que são mais conhecidos como oxigênio (Odois) e ozônio (O3).
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Como mencionado anteriormente, alótropos são as diferentes formas pelas quais um mesmo elemento pode ser encontrado, portanto, essa variação em sua estrutura faz com que essas espécies apareçam com características físicas e químicas diferentes..
Da mesma forma, a transformação alotrópica entre um elemento e outro ocorre pela maneira como os átomos estão dispostos dentro das moléculas; ou seja, a forma como o link se origina.
Essa mudança entre um alótropo e outro pode ocorrer por diversos motivos, como mudanças nas condições de pressão, temperatura e até mesmo na incidência de radiação eletromagnética, como a luz..
Quando a estrutura de uma espécie química é alterada, ela também pode mudar seu comportamento, modificando propriedades como sua condutividade elétrica, dureza (no caso de substâncias sólidas), ponto de fusão ou ebulição e até qualidades físicas como sua cor..
Além disso, a alotropia pode ser de dois tipos:
- Monotrópico, quando uma das estruturas do elemento apresenta maior estabilidade do que as demais em todas as condições.
- Enantrópico, quando as diferentes estruturas são estáveis sob diferentes condições, mas podem se transformar uma na outra de forma reversível a certas pressões e temperaturas.
Embora haja mais de cem elementos conhecidos na tabela periódica, nem todos têm formas alotrópicas. Os alótropos mais conhecidos são apresentados abaixo.
Este elemento de grande abundância na natureza representa a base fundamental da química orgânica. São conhecidas várias espécies alotrópicas deste, entre as quais se destacam o diamante, o grafite e outros que serão expostos a seguir..
O diamante mostra um arranjo molecular na forma de cristais tetraédricos cujos átomos estão ligados por ligações simples; isso significa que eles são organizados por hibridização sp3.
A grafita é formada por folhas consecutivas de carbono, onde seus átomos estão ligados em estruturas hexagonais por ligações duplas; isto é, com hibridização spdois.
Além dos dois alótropos importantes mencionados acima, que são os mais conhecidos do carbono, existem outros como o carbyne (como também conhecido o carbono acetilênico linear, LAC), onde seus átomos estão dispostos de forma linear por meio de ligações triplas; isto é, com hibridização sp.
- Grafeno, cuja estrutura é muito semelhante à do grafite).
- Fulereno ou buckminsterfullereno, também conhecido como fulereno, cuja estrutura é hexagonal, mas seus átomos estão dispostos em forma de anel.
- Nanotubos de carbono, de forma cilíndrica.
- Carbono amorfo, sem estrutura cristalina.
O enxofre também tem vários alótropos considerados comuns, como os seguintes (deve-se notar que todos eles estão no estado sólido):
Como o próprio nome indica, sua estrutura cristalina é composta por losangos octogonais e também é conhecida como enxofre α..
Conhecido como enxofre β, tem a forma de um prisma composto por oito átomos de enxofre.
Produz cristais prismáticos estáveis a determinadas temperaturas, formando agulhas sem cor..
Também chamado de enxofre, possui uma estrutura amorfa.
Possui características de viscosidade contrárias à maioria dos elementos, pois neste alótropo cresce com o aumento da temperatura..
Este elemento não metálico é comumente encontrado na natureza em combinação com outros elementos e tem várias substâncias alotrópicas associadas:
É um sólido com estrutura cristalina tetraédrica e tem aplicações no campo militar, podendo inclusive ser utilizado como arma química..
Possui a maior estabilidade entre os alótropos deste elemento e é muito semelhante ao grafeno.
Forma um sólido amorfo com propriedades redutoras, mas é desprovido de toxicidade.
Como o próprio nome indica, é composto por dois átomos de fósforo e é uma forma gasosa desse elemento.
É um sólido de estrutura cristalina com arranjo molecular monoclínico..
Também estrutura sólida amorfa.
Apesar de ser um dos elementos mais comuns da atmosfera terrestre e um dos elementos mais abundantes do universo, possui poucos alótropos conhecidos, entre os quais se destacam o dioxigênio e o trioxigênio..
O oxigênio é mais conhecido pelo simples nome de oxigênio, uma substância gasosa essencial para os processos biológicos deste planeta..
O trioxigênio é mais conhecido simplesmente como ozônio, um alótropo altamente reativo cuja função mais famosa é proteger a atmosfera da Terra de fontes externas de radiação..
Forma uma fase sólida de estrutura trigonal com características de metaestabilidade.
Existem também seis outras espécies sólidas que o oxigênio se forma, com diferentes estruturas cristalinas..
Da mesma forma, existem elementos como selênio, boro, silício, entre outros, que apresentam alótropos diferentes e que têm sido estudados com maior ou menor grau de profundidade..
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