A alotropia é o fenômeno pelo qual um mesmo elemento químico pode originar substâncias simples diferentes, sendo essas substâncias chamadas de alótropos ou formas alotrópicas daquele elemento.
A alotropia é utilizada para diferenciar um elemento químico de uma substância simples.
Oxigênio e ozônio
Enxofre rômbico, enxofre monoclínico e enxofre amorfo.
Nesse caso acima, os alótropos se diferem de acordo com a grade cristalina (também chamada de estrutura cristalina). Os três têm moléculas S8.
Fósforo branco, fósforo vermelho, fósforo violeta e fósforo negro.
A diferença está na atomicidade. Os dois principais alótropos são o branco e o vermelho.
Grafite e diamante
Logo, para a mesma massa C: Q diamante > Qgrafite
A alotropia é utilizada para diferenciar um elemento químico de uma substância simples.
Exemplos de alotropia
Oxigênio e ozônio
Nesse caso acima, vemos que as duas substâncias se diferem quanto à atomicidade (número de átomos na molécula).
Enxofre rômbico, enxofre monoclínico e enxofre amorfo.
Nesse caso acima, os alótropos se diferem de acordo com a grade cristalina (também chamada de estrutura cristalina). Os três têm moléculas S8.
Fósforo branco, fósforo vermelho, fósforo violeta e fósforo negro.
A diferença está na atomicidade. Os dois principais alótropos são o branco e o vermelho.
Molécula tetraédrica do fósforo branco (p4) |
Molécula tetraédrica do fósforo vermelho (Pn) |
Grafite e diamante
Esses dois alótropos se diferem quanto à grade cristalina, pois no grafite ela tem estrutura hexagonal simples e no diamante ela é hexagonal reversa.
Já em relação ao tipo de ligação, no diamante, cada carbono se liga aos demais por 4 ligações covalentes. No grafite, cada carbono se liga aos demais por 3 ligações covalentes (linhas cheias) e uma ligação do tipo metálico, isto é, por elétrons livres (linha tracejada).
As 4 ligações covalentes do diamante e as 3 ligações covalentes mais a ligação metálica do grafite. |
Isso explica porque o grafite apresenta condutibilidade elétrica e térmica dos metais (embora ela seja por um não metal), enquanto que o diamante é isolante.
Retículo cristalino do grafite |
Retículo cristalino do diamante |
Propriedades dos alótropos
As formas alotrópicas de um elemento apresentam diferentes propriedades físicas, porém mesmas propriedades químicas. As reações são as mesmas, variando as condições exigidas, por exemplo:
É curioso notar que se fizermos a combustão do grafite ou do diamante obteremos o mesmo e único produto: o gás carbônico.
Estabilidade dos alótropos
A cada dois alótropos sempre existe uma forma estável (mais abundante na natureza) e uma instável (ou metaestável), sendo que a forma instável se transforma na forma estável em um tempo que varia de substância para substância, podendo o mesmo ser maior ou menor. Além disso, pode se “forçar” a transformação da forma estável na instável, fornecendo energia, pois a forma instável tem maior energia interna.
A forma instável é mais reativa que a forma estável (as
mesmas reações ocorrem, mas com mais facilidade). O ozônio, por exemplo, é um oxidante bem mais poderoso que o oxigênio e, por isso, é usado como desinfetante.
O fósforo branco é tão reativo que precisa ser guardado em água, pois se exposto ao ar, ele vai queimando e emitindo uma luz tênue (uma
luz fraca). O fósforo vermelho é quase inerte. Nas caixas dos chamados “fósforos de segurança”, o fósforo vermelho, quando atrita com a lixa da caixa, transforma-se em fósforo branco, que queima o palito.
A forma mais estável do carbono tem grade cristalina mais simples e, como vimos, apresenta menor energia interna. Logo, podemos comprová-la
na combustão:
Logo, para a mesma massa C: Q diamante > Qgrafite
Polimorfismo e Alotropia
O polimorfismo na química é o fenômeno pelo qual substâncias compostas diferentes apresentam a mesma composição química, ou seja, a mesma fórmula química, porém as mesmas podem apresentar propriedades físicas diferentes. O polimorfismo corresponde basicamente para os compostos a forma alotrópica para as substâncias simples.
Como por exemplo, temos o carbonato de cálcio (CaCO3), que se apresenta sob duas formas cristalinas, cada uma tomando vários nomes conforme o tamanho e a disposição dos cristais, a água de cristalização, etc.
- Calcita (hexagonal): espato da Islândia, mármore, cascas dos ovos, ossos.
- Aragonita (rômbico): corais, conchas de moluscos, etc.
A calcita e a aragonita se diferem também quanto às propriedades físicas, mas não se diferem quanto às propriedades químicas.
Referências
- Luiz Carlos Roque da Silva; Ruy Lopes Pereira; Victor A.Petrucci - Curso Vestibular - Química e Biologia.
- Notas de Química Geral, Pedro Coelho, Santos, São Paulo, 2011.
Sobre o autor
Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou estudante de engenharia civil, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e de áreas correlatas. Se você está curtindo essa postagem, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e compartilhe com seus amigos para eles curtirem também :)
1 Comentários de "Alotropia – Propriedades, Estabilidade e Polimorfismo"
Otimo artigo!
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