Hay una variedad de formas en las que ciertos elementos pueden existir. ¿Sabías que el diamante y el grafito son lo mismo, solo carbono puro? Y sin embargo, son tan diferentes. Como el diamante es el más duro, el grafito es uno de los más blandos. Pero, ¿cómo y por qué son diferentes, si ambos están hechos del mismo elemento?
Esto es lo que vamos a aprender en esta lección.
Al final de esta lección, debería ser capaz de:
La alotropía, también conocida como alotropismo, se refiere a la propiedad de la existencia de algunos elementos químicos en dos o más formas diferentes. Estas diferentes formas se conocen como los alótropos de los elementos. Los alótropos son diferentes modificaciones estructurales de un elemento. Esto se debe al hecho de que los átomos del elemento están unidos entre sí de diferentes maneras.
Por ejemplo, los alótropos del carbono incluyen diamante, grafito, grafeno y fullereno.
¿Todos los elementos tienen alótropos? La respuesta es No. Solo algunos elementos tienen alótropos.
El término alotropía se usa solo para elementos, no para compuestos. La alotropía se refiere únicamente a diferentes formas de un elemento dentro del mismo estado (es decir, diferentes formas sólidas, líquidas o gaseosas); estos diferentes estados no son, en sí mismos, considerados ejemplos de alotropía.
Los alótropos tienen diferentes fórmulas moleculares en algunos elementos a pesar de la diferencia de fase. Por ejemplo, en el oxígeno, dos alótropos: dioxígeno
Los alótropos pueden ser monotrópicos o enantiotrópicos.
El alotropismo se refiere únicamente a las diferentes formas de elementos químicos puros. El fenómeno en el que los compuestos muestran diferentes formas cristalinas se denomina polimorfismo.
Los alótropos ocurren solo con ciertos elementos, en los Grupos 13 a 16 en la Tabla Periódica.
Grupo 13
El boro (B), el segundo elemento más duro, es el único elemento alotrópico en el Grupo 13. Solo es superado por el carbono (C) en su capacidad para formar redes de elementos enlazados.
Alótropos de boro
Grupo 14
En el Grupo 14, solo el carbono y el estaño existen como alótropos en condiciones normales.
Alótropos de Carbono
Los alótropos del carbono incluyen:
El diamante y el grafito son los alótropos de carbono más conocidos. Las propiedades del diamante y el grafito son muy diferentes: el diamante es transparente y muy duro, mientras que el grafito es negro y suave (suficientemente suave para escribir en papel).
El grafito es la forma de carbono termodinámicamente más estable. El grafito es un sólido ceroso oscuro que se usa mucho como lubricante. También es un muy buen conductor de electricidad y se puede utilizar como material en los electrodos de una lámpara de arco eléctrico. El grafito es la forma más estable de carbono sólido jamás descubierta. También comprende la "mina" en lápices.
El diamante tiene el punto de fusión más alto y es el más duro de los sólidos naturales. Su dureza y alta dispersión de luz lo hacen bueno para su uso en joyería. También tiene usos industriales. Su dureza lo convierte en un excelente abrasivo.
Alótropos de estaño
El estaño tiene dos alótropos principales:
Grupo 15
Hay dos elementos alotrópicos en el Grupo 15, fósforo y arsénico.
Alótropos de fósforo
Las principales formas alotrópicas de formas de fósforo son:
Solo el fósforo blanco y rojo tienen importancia industrial.
Alótropos de arsénico
El arsénico existe en varios alótropos. Sus dos alótropos más comunes son: amarillo y gris metálico.
Grupo 16
Solo hay tres elementos alotrópicos en el Grupo 16: oxígeno, azufre y selenio.
Alótropos de Oxígeno
Una molécula diatómica formada por 2 átomos de oxígeno con la fórmula molecular O2 comúnmente conocida como oxígeno molecular o dioxígeno. Es la forma más común de oxígeno elemental. Es un gas incoloro a temperatura ambiente y forma alrededor del 21% de la atmósfera terrestre. Existe como un dirradical y es el único alótropo con electrones desapareados.
Una molécula triatómica formada por 3 átomos de oxígeno con la fórmula molecular O3 se conoce como ozono. El ozono es termodinámicamente inestable y altamente reactivo. Fue descubierto en 1840 por Christian Friedrich Schonbein y existe como un gas azul pálido en condiciones normales de temperatura y presión.
Ambos alótropos de oxígeno, dioxígeno y ozono, se componen únicamente de átomos de oxígeno, pero difieren en la disposición de los átomos de oxígeno:
El ozono funciona como un escudo protector para la biosfera contra los efectos mutagénicos y nocivos de la radiación UV.
El tetraoxígeno es otro alótropo del oxígeno. También se conoce como oxozono. Existe como un sólido de color rojo intenso que se crea al presurizar O2 del orden de 20 GPa.
Alótropos de azufre
En la actualidad, se conocen alrededor de 30 alótropos de azufre bien caracterizados.
El α-azufre forma cristales rómbicos amarillos a partir de anillos de 8 miembros de átomos de azufre (S8). También se conoce como azufre rómbico y es la forma predominante que se encuentra en las “flores de azufre”, “rollo de azufre” y “leche de azufre”.
El β-azufre es un sólido amarillo con forma de cristal monoclínico y es menos denso que el α-azufre. También se le conoce como azufre monoclínico. Es inusual porque solo es estable por encima de 95,3 ° C, por debajo de esto se convierte en α-azufre.
El γ-azufre forma cristales amarillos, monoclínicos, en forma de aguja, a partir de anillos de 8 miembros de átomos de azufre (S8). A veces se le llama “azufre nacarado” o “azufre de nácar” debido a su apariencia. Es la forma más densa de las tres.
Alótropos de selenio
El selenio (Se) también existe en varias formas alotrópicas: selenio gris (trigonal), selenio romboédrico, tres formas monoclínicas de color rojo intenso (selenio α, β y γ), selenio rojo amorfo y selenio vítreo negro. La forma termodinámicamente más estable y más densa es el selenio gris (trigonal), que contiene infinitas cadenas helicoidales de átomos de selenio. Todas las demás formas vuelven a selenio gris con el calentamiento. De acuerdo con su densidad, el selenio gris se considera metálico y es la única forma de selenio que conduce la electricidad. Una ligera distorsión de la estructura helicoidal produciría una red metálica cúbica.
Los alótropos de un mismo elemento pueden mostrar diferentes comportamientos físicos y químicos. El cambio en las formas alotrópicas se ve facilitado por las mismas fuerzas que afectan a otras estructuras, entre ellas la temperatura, la presión y la luz. Por ejemplo, el comportamiento químico del ozono es diferente al del dioxígeno; El ozono es un agente oxidante más fuerte que el dioxígeno.
