Alotropía: qué es, tipos, elementos alotrópicos
¿Qué es la alotropía?
La alotropía en química es la característica que poseen ciertos elementos químicos de presentarse en varias formas distintas pero en el mismo estado de agregación de la materia. La estructura de los elementos puede variar dependiendo de su arreglo molecular y de las condiciones en las cuales se formen, como presión y temperatura.
Solo cuando se trata de elementos químicos se emplea la palabra alotropía, designándose como alótropo a cada una de las formas en las que se puede encontrar un elemento en la misma fase; mientras que para los compuestos que exhiben diferentes estructuras cristalinas no se aplica; en este caso se le llama polimorfismo.
Se conocen otros casos, como el del oxígeno, en los que se puede presentar la alotropía como un cambio en el número de átomos de la sustancia. En este sentido, se tiene noción de dos alótropos de este elemento, los cuales son mejor conocidos como oxígeno (O2) y ozono (O3).
Transformación alotrópica
Como se mencionó previamente, los alótropos son las distintas formas en las que se puede encontrar un mismo elemento, por lo que esta variación en su estructura ocasiona que estas especies se presenten con características de tipo físico y químico diferentes.
Asimismo, la transformación alotrópica entre un elemento y otro se da por la manera en la que se ordenan los átomos dentro de las moléculas; es decir, la forma en la que se origina el enlace.
Este cambio entre un alótropo y otro se puede dar por distintos motivos, tales como cambios en las condiciones de presión, temperatura, e incluso la incidencia de radiaciones electromagnéticas como la luz.
Cuando la estructura de una especie química es alterada, también puede cambiar su comportamiento, modificando propiedades como su conductividad eléctrica, dureza (en el caso de las sustancias sólidas), punto de fusión o ebullición e incluso cualidades físicas como su color.
Tipos de alotropía
La alotropía puede ser de dos tipos:
– Monotrópica, cuando una de las estructuras del elemento tiene mayor estabilidad que las demás en todas las condiciones.
– Enantrópica, cuando las distintas estructuras son estables en distintas condiciones, pero pueden transformarse una en la otra de manera reversible a determinadas presiones y temperaturas.
Ejemplos de elementos alótropos
Si bien existen más de un centenar de elementos conocidos en la tabla periódica, no todos poseen formas alotrópicas. A continuación se presentan los elementos alótropos más conocidos.
Carbono
Este elemento de gran abundancia en la naturaleza representa la base fundamental de la química orgánica. Se conocen varias especies alotrópicas de este, entre las que destacan el diamante, el grafito y otros que serán expuestos a continuación.
Diamante
El diamante muestra un ordenamiento molecular en forma de cristales tetraédicos cuyos átomos están unidos mediante enlaces simples; esto quiere decir que están dispuestos mediante una hibridación sp3.
Grafito
El grafito está formado por láminas consecutivas de carbono, donde sus átomos están enlazados en estructuras hexagonales mediante enlaces dobles; es decir, con hibridación sp2.
Carbino
Además de los dos importantes alótropos antes mencionados, que son los más conocidos del carbono, existen otros como el carbino (como también es conocido el carbono acetilénico lineal, LAC), donde sus átomos están dispuestos de manera lineal por medio de enlaces triples; es decir, con hibridación sp.
Otros
– Grafeno, cuya estructura es muy similar a la del grafito).
– Fullereno o buckminsterfullereno, también conocido como buckybalón, cuya estructura es hexagonal pero sus átomos están dispuestos en forma de anillo.
– Nanotubos de carbono, de forma cilíndrica.
– Carbono amorfo, sin estructura cristalina.
Azufre
El azufre también posee varios alótropos considerados comunes, tales como los siguientes (cabe destacar que todos estos se encuentran en estado sólido):
Azufre rómbico
Como su nombre lo dice, su estructura cristalina está formada por rombos octogonales y se conoce también como azufre α.
Azufre monoclínico
Conocido como azufre β, tiene la forma de un prisma constituido por ocho átomos de azufre.
Azufre fundido
Origina cristales prismáticos estables a determinadas temperaturas, formando agujas carentes de color.
Azufre plástico
Llamado también azufre, posee estructura amorfa.
Azufre líquido
Posee características de viscosidad contrarias a la mayoría de los elementos, puesto que en este alótropo crece al incrementarse la temperatura.
Fósforo
Este elemento no metálico se encuentra comúnmente en la naturaleza en combinación con otros elementos y posee varias sustancias alotrópicas asociadas:
Fósforo blanco
Es un sólido con estructura cristalina de forma tetraédrica y tiene aplicaciones en el ámbito militar, siendo utilizado incluso como arma química.
Fósforo negro
Tiene la mayor estabilidad entre los alótropos de este elemento y es muy similar al grafeno.
Fósforo rojo
Forma un sólido amorfo con propiedades reductoras pero es carente de toxicidad.
Difósforo
Como su nombre lo indica, está formado por dos átomos de fósforo y es una forma gaseosa de este elemento
Fósforo violeta
Es un sólido de estructura cristalina con ordenamiento molecular de tipo monoclínico.
Fósforo escarlata
También de estructura sólida amorfa.
Oxígeno
A pesar de ser uno de los elementos más comunes en la atmósfera terrestre y uno de los elementos de mayor abundancia en el universo, este posee pocos alótropos conocidos, entre los que destacan el dioxígeno y el trioxígeno.
Dioxígeno
El dioxígeno es mejor conocido con el nombre simple de oxígeno, una sustancia gaseosa indispensable para los procesos biológicos de este planeta.
Trioxígeno
El trioxígeno es mejor conocido sencillamente como ozono, un alótropo de gran reactividad cuya función más célebre es la de proteger la atmósfera terrestre de las fuentes de radiación externa.
Tetraoxígeno
Forma una fase sólida de estructura trigonal con características de metaestabilidad.
Otros
También destacan otras seis especies sólidas que forma el oxígeno, con diferentes estructuras cristalinas.
De igual forma, se encuentran elementos como selenio, boro, silicio, entre otros, que presentan diferentes alótropos y que han sido estudiados con menor o mayor grado de profundidad.
Referencias
- Allotropy. Recuperado de en.wikipedia.org
- Allotropy. Obtenido de britannica.com