ALOTROPIA

A alotropia é um fenômeno associado à ocorrência de um mesmo elemento em distintas substâncias simples denominadas variedades alotrópicas. Geralmente, a alotropia ocorre devido a estruturas cristalinas diferentes no sólido ou atomicidade e é particularmente predominante nos grupos 14, 15 e 16 da tabela periódica.

Variedades Alotrópicas

Alótropos do Carbono: Diamante, grafite, fulereno e grafeno, são as formas alotrópicas do elemento químico carbono. Estas substâncias diferem entre si pela estrutura cristalina, ou seja, diferem no retículo cristalino.

Até a metade da década de 1980, só eram conhecidos dois alótropos do carbono: o duro, incolor e valioso diamante, e a escura, quebradiça e pouco valiosa grafite. Porém, em 1985, o inglês Harold Kroto e os americanos Richard Smalley e Robert Curl anunciaram a descoberta de uma nova forma alotrópica.

Essa nova variedade era bem diferente das outras duas. Em vez de cristais com uma infinidade de átomos unidos (como o diamante e a grafite), o novo alótropo é constituído por moléculas com 60 átomos de carbono (C₆₀). Foi nomeado Buckminsterfulereno, porém é mais conhecido como fullereno. 

A molécula de fulereno (conhecida como buckyball) se parece com uma bola de futebol microscópica. Seu diâmetro é de 0,7 nm (1 nm = 1 nanômetro = 10^-9m).

Desde essa descoberta, outros fulerenos já foram sintetizados, como, por exemplo, o C₇₀. Sua molécula não é tão esférica como o do C60, lembrando mais o aspecto de um ovo. Também foram produzido fulerenos em forma de tubos cilíndricos, chamados nanotubos.

Estrutura planar do grafeno

Atualmente a forma mais revolucionária do carbono é o GRAFENO. Possui estrutura planar hexagonal de átomos de carbono densamente compactados e com ligação sp2. O nome vem de grafite+eno. É 200 vezes mais forte que o aço, leve, flexível e excelente condutor de calor e eletricidade. 

Grafeno Smartphone

Alótropos do Oxigênio: O gás oxigênio e o gás ozônio diferem na atomicidade, isto é, no número de átomos que forma a molécula. Dizemos então, que o gás oxigênio e o gás ozônio são as variedades  alotrópicas do oxigênio.

O oxigênio existe no ar atmosférico, sendo um gás indispensável à nossa respiração. O ozônio é um gás que envolve a atmosfera terrestre, protegendo-nos dos raios ultravioleta do sol. Devido às suas propriedades germicidas, o ozônio é utilizado como purificador da água potável.

Alótropos do Fósforo: as variedades alotrópicas mais comuns deste elemento são o fósforo vermelho, o fósforo branco e o fósforo negro, que diferem entre si pela atomicidade. Fósforo vermelho (Pn) e fósforo branco (P4). O fósforo branco é guardado imerso em água, pois, se exposto ao ar, sofre combustão espontânea. O fósforo negro é obtido aquecendo-se o fósforo branco a altas pressões.

Fósforo branco - Fósforo vermelho

Alótropos do Enxofre: O elemento químico enxofre possui formas alotrópicas, como, por exemplo, enxofre rômbico e enxofre monoclínico, que diferem um do outro pela estrutura cristalina. Essas duas variações são formadas por moléculas com oito átomos e são representadas pela fórmula S₈, embora os cristais das duas variedades sejam diferentes.

Em alguns casos, os alótropos são estáveis numa gama de temperaturas, com um ponto de transição definitivo no qual um se transforma no outro. A esta forma de alotropia chama-se enantiotropia.

É o caso do estanho, que tem dois alótropos: o estanho branco (metálico) estável acima dos 13,2 ºC e o estanho cinzento (não metálico) estável abaixo dos 13,2 ºC.

Variedades Alotrópicas mais estáveis:

carbono grafite, gás oxigênio, fósforo vermelho e enxofre rômbico.

Variedades Alotrópicas metaestáveis:

carbono diamante, gás ozônio, fósforo branco e enxofre monoclínico.

                                                      Elaboração: Prof. Paulo Silva