Allotropy

O diamante ea grafite são dois alótropos do carbono: formulários puros do mesmo elemento que diferem na estrutura.

Allotropy é a propriedade de alguns elementos químicos a ser capaz de tomar duas ou mais formas diferentes, em que os átomos estão arranjados de forma diferente por ligações químicas . As formas são conhecidas como allotropes daquele elemento. O fenômeno da allotropy é por vezes também chamado allotropism. Por exemplo, de carbono tem duas formas alotrópicas comuns: diamante , em que os átomos de carbono estão ligados em conjunto em um tetraédrico arranjo da estrutura, e grafite, em que os átomos de carbono estão ligados em conjunto em folhas de uma rede hexagonal.

A palavra allotropy vem dos gregos allos, que significa "outros", e tropos, "de maneira".

Allotropy se refere apenas a formas diferentes de um elemento no interior da mesma fase ou estado da matéria (isto é, diferentes sólidos , líquidos ou gases formas). Mudanças de estado (entre sólido, líquido e gás) não são considerados allotropy. Alguns elementos têm allotropes que persistem em fases diferentes - por exemplo, os dois alótropos do oxigênio ( dioxigénio, O _2, e ozono , O _3), podem existir tanto em fase sólida, líquida e estados gasosos. Outros elementos manter allotropes distintos apenas em algumas fases - por exemplo, o fósforo tem muitas formas alotrópicas sólidos, que revertem para todos a mesma forma P ₄ quando derretido para o estado líquido.

História

O conceito de allotropy foi originalmente proposto em 1841 pelo cientista sueco Baron Jons Jakob Berzelius (1779-1848), que ofereceu nenhuma explicação. Após a aceitação de A hipótese de Avogadro em 1860 foi entendido que elementos poderiam existir como moléculas poliatómicos, e os dois alótropos do oxigênio foram reconhecidos como O ₂ e O _3. No início do século 20, foi reconhecido que outros casos como o carbono foram devido a diferenças na estrutura cristalina.

Em 1912, Ostwald observou que o allotropy de elementos é apenas um caso especial do fenômeno de polimorfismo conhecido por compostos, e propôs que os termos allotrope e allotropy ser abandonado e substituído por polimorfo e polimorfismo. Embora muitos outros químicos têm repetido este conselho, IUPAC ea maioria dos livros de química ainda favorecem o uso de allotrope e allotropy apenas para elementos.

As diferenças nas propriedades das formas alotrópicas de um elemento

Allotropes são diferentes formas estruturais do mesmo elemento e podem exibir propriedades físicas muito diferentes e comportamentos químicos. A mudança entre as formas alotrópicas é desencadeada pelas mesmas forças que afectam outras estruturas, isto é, pressão, luz, e temperatura . Portanto, a estabilidade das formas alotrópicas particulares depende das condições particulares. Por exemplo, ferro a partir de uma muda estrutura cúbica de corpo centrado (Ferrite) para uma estrutura cúbica de face centrada ( austenita) acima 906 ° C, e estanho sofre uma transformação conhecido como estanho de pragas a partir de um metal de fase para um semicondutor de fase abaixo de 13,2 ° C.

Lista de allotropes

Normalmente, elementos capazes de variável número de coordenação e / ou estados de oxidação tendem a apresentar maior número de formas alotrópicas. Outro fator que contribui é a capacidade de um elemento para concatenar. Alótropos são geralmente mais perceptível no Não metais e metalóides. No entanto, os metais tendem a ter muitos allotropes.

Exemplos de formas alotrópicas incluem:

Não metais

Carbono:

• diamante -, um cristal transparente extremamente duro, com os átomos de carbono dispostos em uma estrutura tetraédrica. Um condutor elétrico pobres. Um condutor térmico excelente.
• grafite - um pano macio, preto, sólido esquisito, um condutor elétrico moderado. Os átomos de carbono estão ligados em redes planas hexagonais, os quais são então dispostos em camadas em folhas.
• carbono amorfo
• fulerenos, incluindo " fulerenos ", tais como ₆₀ C, e nanotubos de carbono

Fósforo:

• O fósforo branco - cristalino P Solid ₄
• O fósforo vermelho - sólido polimérico
• Fósforo Escarlate
• Fósforo violeta
• Preto fósforo - semicondutor, análogo à grafite
• Difosforoso

Oxigênio:

• dioxygen, O ₂ - incolor
• ozono , O ₃ - azul
• tetraoxygen, O ₄ - metastable
• octaoxygen, O ₈ - vermelho

Nitrogênio :

• dinitrogen
• tetranitrogen
• trinitrogen
• duas formas sólidas: um hexagonal close-embalados e outro alfa cúbico

Enxofre:

• Plástico (amorfo) de enxofre - sólido polimérico
• Enxofre Rhombic - grandes cristais compostos por moléculas S ₈
• Enxofre Monoclinic - cristais em forma de agulha fina
• Outras moléculas de anel, tais como S e S _{7 12}

Selênio :

• "Selénio vermelho", ciclo-SE ₈
• Selênio Gray, polimérico Sé
• Preto selênio

Metalóides

Boro

• boro amorfo - pó marrom
• boro cristalino - preto, duro (9,3 na escala de Mohs), e um condutor fraco à temperatura ambiente.

Silício

• silício amorfo - pó marrom
• nanocristalino silício - semelhante ao silício amorfo
• silício cristalino - tem um brilho metálico e uma cor acinzentada. Os cristais individuais de silício cristalino podem ser cultivadas com um processo conhecido como o processo Czochralski

Arsénio :

• Arsênico amarelo - molecular não-metálicos Como ₄
• Arsênico Gray, polimérica por (metalóide)
• Arsênico Black (metalóide) e vários outros similares.

Antimônio :

• antimônio azul-branco - a forma estável (metalóide)
• antimónio amarelo (não-metálico)
• antimónio negro (não metálicos)
• (Um quarto também)

O polônio tem dois alótropos metálicos.

Metais

Estanho

• estanho cinza (alfa-estanho)
• estanho branco (estanho beta)
• estanho rhombic (gama)

Ferro

• ferrite (ferro alfa) - formulários abaixo de 770 ° C (o ponto de Curie, Tc); o ferro torna-se magnético na sua forma alfa; BCC
• beta - formulários abaixo de 912 ° C (BCC)
• gamma - formulários abaixo 1.401 ° C; cara centrado cúbico (FCC) estrutura de cristal
• delta - formas de arrefecimento ferro fundido abaixo 1.535 ° C; tem um cúbico (BCC) estrutura de corpo centrado cristal

Titanium tem dois alótropos

O estrôncio tem três allotropes

Lantanides e actinides

• Plutónio tem seis allotropes sólidas distintas sob pressões "normais". As suas densidades variar dentro de uma relação de cerca de 4: 3, o que complica bastante todos os tipos de trabalho com o metal (particularmente fundição, usinagem, e armazenamento). Um sétimo allotrope plutônio existe a pressões muito altas, o que acrescenta mais dificuldades em aplicações exóticas.

• Itérbio tem três allotropes

• Térbio tem duas formas alotrópicas cristalinas

• Promethium tem duas formas alotrópicas

• Cúrio tem 3 allotropes (também amerício , berquélio , califórnio fazer)

Diagrama de fases dos elementos actinídeos.