A alotropia ou propriedade alotrópica é a capacidade atribuída a alguns elementos químicos que podem originar uma ou mais substâncias simples.
Dentre os elementos que possuem essa peculiaridade estão o oxigênio, carbono, enxofre e fósforo, sendo todas as substâncias resultantes da alotropia chamadas de alótropos.
Ao considerar as características alotrópicas a partir da variação de átomos, pode-se levar em consideração um dos exemplos mais comuns: o caso do gás oxigênio, com fórmula molecular equivalente a O2 e do gás ozônio, com fórmula relativa a O3, com apenas um átomo de diferença.
Esta variação atômica faz com que esses dois elementos possuam características físicas e químicas diferentes e, ao mesmo, igualmente importantes para a continuidade da vida no planeta Terra.
Isso porque o gás oxigênio é essencial para a respiração das espécies e o gás ozônio é um dos responsáveis pela proteção da camada de ozônio contra a agressividade dos raios ultravioletas.
Um outro exemplo que também demonstra a formação de alótropos em virtude da variação da estrutura são as propriedades alotrópicas do carbono, originando o grafite e o diamante.
O grafite, estruturalmente, possui forma de lâminas e o diamante apresenta uma estrutura mais compacta, o que resulta em uma maior estabilidade.
Este último, inclusive, é o mineral com maior dureza conhecido no meio ambiente e, em virtude dessa densidade, é utilizado como broca para perfuração, além da sua comercialização como pedra preciosa.
Já o grafite é um composto com pouca durabilidade, sendo vastamente utilizado na fabricação de lápis, peças refratárias e lubrificantes.
Além dessas, outra forma alotrópica que o carbono possui é o fulereno, utilizado no ramo da medicina por causa da sua capacidade antioxidante e antimicrobiano.
Em decorrência do desenvolvimento tecnológico, as pesquisas na área da nanociência estão bastante desenvolvidas relacionada ao uso de nanotubos, tipos de estruturas de carbono em forma de “rolo” ou tubo extremamente pequenos que possuem uma medida de grandeza entre 10-9 e 10-12 metros .
Esses materiais, feitos a partir da folha de grafite, são muito utilizados em circuitos eletrônicos e considerados resistentes, além de serem bons condutores elétricos.
Alotropia dos elementos químicos
Alguns elementos químicos muito conhecidos e estudados por suas propriedades físico-químicas apresentam características alotrópicas. Os exemplos mais frequentes são oxigênio, carbono, enxofre e fósforo.
Veja abaixo as características de alotropia dos seguintes elementos:
Carbono
O elemento carbono possui dois alótropos, são eles: diamante e grafite.
A princípio, essas suas substâncias parecem ser originadas do mesmo elemento. O grafite é um sólido com certa maciez e cor acinzentada, com pouco brilho metálico, bom condutor de eletricidade e densidade equivalente a 2,25g/mL.
O diamante, por sua vez, também é sólido, porém duro, possui um brilho adamantino, não tem capacidade de conduzir eletricidade nem calor e tem densidade equivalente a 3,51g/mL.
Entretanto, as duas moléculas possuem mesma composição química representada pela fórmula Cn, sendo n um número qualquer indeterminado.
A principal diferença entre ambos está na estrutura de organização dos átomos. No grafite, eles formam uma figura hexagonal, com cada átomo de carbono ligado a outros três. Já no diamante, cada átomo de carbono está ligado a quatro outros átomos do mesmo elemento.
Substâncias simples e compostas: o que são
Muito citada ao longo do texto, por ser resultante de processos químicos alotrópicos, as substâncias simples podem ser definidas como aqueles em que há apenas um elemento químico em sua composição.
Uma molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio e apenas um átomo de oxigênio, não podendo ser considerada como substância simples, uma vez que que sua estrutura molecular é composta por hidrogênio e oxigênio, elementos químicos diferentes.
Já o gás nitrogênio é constituído por dois átomos de nitrogênio, assim como ocorre com oxigênio. Logo, entende-se que o gás oxigênio e a molécula de água são considerados substâncias simples e compostas, respectivamente.
Existem também algumas particularidades. Há substâncias compostas que possuem como característica a formação por íons diferentes. Um desses exemplos é o caso do cloreto de sódio, que é constituído por íons de sódio e de cloro.
Logo, conclui-se que uma substância pura é simples quando formada por apenas um tipo de átomo, já a composta quando possui mais de um tipo de átomo ou de íon em sua fórmula.
Portanto, as substâncias simples são aquelas formadas por apenas um tipo de elemento químico. Exemplos: H2, O2, O3, Cl2, dentre outros.
Substâncias compostas, ao contrário, possuem, obrigatoriamente, mais de um tipo de elemento químico em sua fórmula. Exemplos: NaCl, H2O, Ca2SO4, HCl, dentre outros.