Alotropía

Diamante y el grafito son dos alótropos de carbono: formas puras del mismo elemento que difieren en su estructura.

Alotropía es propiedad de algunos elementos químicos que sea capaz de tomar dos o más formas diferentes, en los que los átomos están dispuestos de manera diferente por enlaces químicos . Las formas se conocen como alótropos de ese elemento. El fenómeno de la alotropía veces también se llama allotropism. Por ejemplo, el carbono tiene dos alótropos comunes: diamante , en donde los átomos de carbono están unidos juntos en una tetraédrica disposición de enrejado, y grafito, donde los átomos de carbono están unidos entre sí en hojas de una red hexagonal.

La palabra alotropía proviene de los griegos allos, que significa "otros", y tropos, de "manera".

Alotropía sólo se refiere a las diferentes formas de un elemento dentro de la misma fase o estado de la materia (es decir, diferentes sólidos , líquidos o gases formas). Cambios de estado (entre sólidos, líquidos y gas) no se consideran alotropía. Algunos elementos tienen alótropos que persisten en diferentes fases - por ejemplo, los dos alótropos de oxígeno ( dioxígeno, _O2, y la capa de ozono , O _3), puede tanto existir en estado sólido, líquido y gaseoso. Otros elementos mantener alótropos distintos sólo en algunas fases - por ejemplo, el fósforo tiene muchas alótropos sólidos, que todo se restituya a la misma forma de P ₄ cuando se funde al estado líquido.

Historia

El concepto de alotropía fue propuesta originalmente en 1841 por el científico sueco barón Jons Jakob Berzelius (1779-1848) que se ofreció ninguna explicación. Después de la aceptación de La hipótesis de Avogadro en 1860 se entendía que podían existir elementos como moléculas poliatómicas, y los dos alótropos de oxígeno fueron reconocidos como O ₂ y O _3. En el siglo 20 se reconoció que otros casos, como el carbono se deben a diferencias en la estructura cristalina.

Para el año 1912, Ostwald señaló que la alotropía de elementos es sólo un caso especial del fenómeno de la polimorfismo conocido por compuestos, y propuso que los términos alótropo y alotropía ser abandonados y reemplazados por polimorfo y polimorfismo. Aunque muchos otros químicos han repetido este consejo, IUPAC y la mayoría de los textos de química todavía favorecen el uso de alótropo y alotropía sólo elementos.

Las diferencias en las propiedades de alótropos de un elemento

Alótropos son diferentes formas estructurales del mismo elemento y pueden exhibir muy diferentes propiedades físicas y comportamientos químicos. El cambio entre las formas alotrópicas se desencadena por las mismas fuerzas que afectan a otras estructuras, es decir, presión, luz, y la temperatura . Por lo tanto la estabilidad de los alótropos particulares depende de las condiciones particulares. Por ejemplo, el hierro cambia de una estructura cúbica centrada en el cuerpo (Ferrita) a un estructura cúbica centrada en las caras ( austenita) por encima de 906 ° C, y el estaño se somete a una transformación conocido como plagas estaño de un metálico de fase a un semiconductor fase debajo de 13.2 ° C.

Lista de alótropos

Por lo general, elementos capaces de variables número de coordinación y / o estados de oxidación tienden a exhibir un mayor número de formas alotrópicas. Otro factor que contribuye es la capacidad de un elemento de catenate. Alótropos suelen ser más notable en no metales y metaloides. Sin embargo, los metales tienden a tener muchos alótropos.

Ejemplos de alótropos incluyen:

Metaloides

Carbono:

• diamante - un, cristal transparente extremadamente duro, con los átomos de carbono dispuestos en una red tetraédrica. Un conductor eléctrico pobre. Un excelente conductor térmico.
• grafito - una suave, negro, sólido escamoso, un conductor eléctrico moderado. Los átomos de carbono están unidos en celosías hexagonales planas, las cuales son en capas en hojas.
• carbono amorfo
• fullerenos, incluyendo " buckyballs ", tales como C _60, y los nanotubos de carbono

Fósforo:

• El fósforo blanco - P sólido cristalino ₄
• Red fósforo - sólido polimérico
• Fósforo Scarlet
• Fósforo violeta
• Negro de fósforo - semiconductor, análoga a la de grafito
• Difósforo

Oxígeno:

• dioxígeno, _O2 - incoloro
• ozono , O ₃ - azul
• Tetraoxygen, O ₄ - metaestable
• octaoxygen, O ₈ - rojo

Nitrógeno :

• dinitrógeno
• tetranitrogen
• trinitrogen
• dos formas sólidas: una hexagonal embalado y el otro alfa cúbico

Azufre:

• Plástico (amorfo) de azufre - sólido polimérico
• Azufre rómbico - grandes cristales compuestos de S ₈ moléculas
• Azufre monoclínico - cristales aciculares finos
• Otras moléculas de anillo tales como S ₇ y S ₁₂

Selenio :

• "Selenio Roja", la ciclo-Se ₈
• Selenio Gray, Se polimérico
• Selenio Negro

Los metaloides

Boro

• boro amorfo - polvo de color marrón
• boro cristalino - negro, duro (9,3 en la escala de Mohs), y un conductor débil a temperatura ambiente.

Silicio

• silicio amorfo - polvo de color marrón
• silicio nanocristalino - similar a la del silicio amorfo
• silicio cristalino - tiene un brillo metálico y un color grisáceo. Los monocristales de silicio cristalino se pueden cultivar con un proceso conocido como el proceso de Czochralski

Arsénico :

• Arsénico amarillo - molecular no metálico Como ₄
• Arsénico Gray, Como polimérico (metaloide)
• Arsénico negro (metaloide) y varios otros similares.

Antimonio :

• azul-blanco de antimonio - la forma estable (metaloide)
• antimonio amarillo (no metálico)
• negro de antimonio (no metálico)
• (Un cuarto demasiado)

El polonio tiene dos alótropos metálicos.

Metales

Estaño

• estaño gris (alfa-estaño)
• estaño blanco (estaño beta)
• estaño romboidal (gamma)

Hierro

• ferrita (hierro alfa) - formas siguientes 770 ° C (el punto de Curie, Tc); el hierro se vuelve magnético en su forma alfa; BCC
• beta - formas siguientes 912 ° C (BCC)
• gamma - siguientes formularios 1401 ° C; cara cúbica centrada (FCC) estructura cristalina
• delta - formas de enfriamiento de hierro fundido por debajo de 1.535 ° C; tiene una cúbico (BCC) estructura cristalina centrada en el cuerpo

El titanio tiene dos alótropos

El estroncio tiene tres alótropos

Lantanides y actínidos

• El plutonio tiene seis alótropos sólidos distintos bajo presiones "normales". Sus densidades varían dentro de una relación de alrededor del 4: 3, lo que complica enormemente todo tipo de trabajos con el metal (en particular fundición, mecanizado y almacenamiento). Existe una séptima alótropo plutonio a presiones muy altas, lo que añade más dificultades en aplicaciones exóticas.

• Iterbio tiene tres alótropos

• Terbio tiene dos alótropos cristalinos

• Prometio tiene dos formas alotrópicas

• Curium tiene 3 alótropos (también americio , berkelio , californio hacer)

Diagrama de fase de los elementos actínidos.