Alotropia: transformação alotrópica e elementos principais - Ciência - 2023

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oalotropia 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, não se aplica; neste caso, é denominado polimorfismo.

Outros casos são conhecidos, como o 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 (O₂) e ozônio (O₃).

Transformação alotrópica

Como mencionado anteriormente, alótropos são as diferentes maneiras 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 na qual 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 que as demais em todas as condições.

- Enantrópico, quando as diferentes estruturas são estáveis em diferentes condições, mas podem transformar-se umas nas outras de forma reversível a determinadas pressões e temperaturas.

Elementos alotrópicos principais

Embora haja mais de cem elementos conhecidos na tabela periódica, nem todos têm formas alotrópicas. Os alótropos mais populares são apresentados abaixo.

Carbono

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.

Diamante

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.

Grafite

A grafita é formada por lâminas consecutivas de carbono, onde seus átomos são ligados em estruturas hexagonais por ligações duplas; isto é, com hibridização sp².

Carbino

Além dos dois alótropos importantes mencionados acima, que são os mais conhecidos do carbono, existem outros como o carbyne (como também é conhecido o carbono acetilênico linear, LAC), onde seus átomos estão dispostos linearmente por meio de ligações triplas; isto é, com hibridização sp.

Outras

- Grafeno, cuja estrutura é muito semelhante à do grafite).

- Fulereno ou buckminsterfullereno, também conhecido como buckyball, cuja estrutura é hexagonal, mas seus átomos estão dispostos em forma de anel.

- Nanotubos de carbono de forma cilíndrica.

- Carbono amorfo, sem estrutura cristalina.

Enxofre

O enxofre também tem vários alótropos considerados comuns, como os seguintes (deve-se notar que todos eles estão no estado sólido):

Enxofre rômbico

Como o próprio nome indica, sua estrutura cristalina é formada por losangos octogonais e também é conhecida como α-enxofre.

Enxofre monoclínico

Conhecido como β-enxofre, tem a forma de um prisma feito de oito átomos de enxofre.

Enxofre fundido

Produz cristais prismáticos estáveis a determinadas temperaturas, formando agulhas sem cor.

Enxofre plástico

Também chamado de enxofre, possui uma estrutura amorfa.

Enxofre líquido

Possui características de viscosidade contrárias à maioria dos elementos, pois neste alótropo cresce com o aumento da temperatura.

Combine

Este elemento não metálico é comumente encontrado na natureza em combinação com outros elementos e tem várias substâncias alotrópicas associadas:

Fósforo branco

É um sólido com estrutura cristalina tetraédrica e tem aplicações no campo militar, sendo utilizado inclusive como arma química.

Fósforo preto

Possui a maior estabilidade entre os alótropos deste elemento e é muito semelhante ao grafeno.

Fósforo vermelho

Forma um sólido amorfo com propriedades redutoras, mas isento de toxicidade.

Difósforo

Como o próprio nome indica, ele é composto de dois átomos de fósforo e é uma forma gasosa desse elemento.

Fósforo violeta

É um sólido de estrutura cristalina com arranjo molecular monoclínico.

Fósforo escarlate

Também estrutura sólida amorfa.

Oxigênio

Apesar de ser um dos elementos mais comuns na atmosfera terrestre e um dos elementos mais abundantes no universo, possui poucos alótropos conhecidos, entre os quais se destacam o dioxigênio e o trioxigênio.

Oxigênio

O oxigênio é mais conhecido pelo nome simples de oxigênio, uma substância gasosa essencial para os processos biológicos deste planeta.

Trioxygen

O trioxigênio é mais conhecido simplesmente como ozônio, um alótropo altamente reativo cuja função mais famosa é proteger a atmosfera da Terra de fontes de radiação externa.

Tetraoxigênio

Forma uma fase sólida com estrutura trigonal com características de metaestabilidade.

Outras

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 em maior ou menor profundidade.

Referências

Wikipedia. (s.f.). Alotropia. Recuperado de en.wikipedia.org
Chang, R. (2007). Química, nona edição. México: McGraw-Hill.
Britannica, E. (s.f.). Alotropia. Obtido em britannica.com
ThoughtCo. (s.f.). Definição e exemplos de alótropos. Recuperado de Thoughtco.com
Ciach, R. (1998). Ligas leves e compostos avançados. Obtido em books.google.co.ve