O fenômeno da alotropia acontece quando os átomos de um elemento podem se organizar em mais de uma forma, dando origem a diferentes substâncias. É o caso do carbono grafite e diamante que são constituídos de carbono, mas possuem propriedades distintas. O primeiro é frágil e quebradiço e o outro é classificado como um material muito resistente. Continue a leitura para saber sobre o assunto.
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O que é alotropia
Uma substância simples é aquela que é composta de apenas um elemento químico, como, por exemplo, o gás oxigênio que é composto de dois átomos de oxigênio. Mas quando existe uma substância que varia em estrutura cristalina, ou em número de átomos que a constituem, a substância formada é conhecida como alótropo.
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Sendo assim, a alotropia pode ser determinada pela atomicidade ou pela estrutura cristalina. Quanto à atomicidade, um exemplo é o gás oxigênio (O2) e o ozônio (O3). Já com relação à estrutura cristalina, um exemplo é o enxofre rômbico e monoclínico, em que ambos possuem 8 átomos de S, mas mudam de configuração geométrica.
Exemplos de alotropia
Vamos ver agora alguns dos principais exemplos de alotropia que encontramos na natureza, são eles: do carbono, do fósforo, do oxigênio, do enxofre e do ferro. Acompanhe:
Alotropia do Carbono
O carbono é um elemento que é capaz de se organizar formando substâncias simples diferentes, como a grafite e o diamante. A grafite, principal componente do lápis, tem uma estrutura no formato de lâminas, que são camadas compostas de anéis hexagonais de átomos de carbono ligados covalentemente. Já o diamante, possui uma estrutura tetraédrica, em que os átomos ficam mais distribuídos e cada C se liga covalentemente a outros 4 átomos, garantindo a dureza conhecida do diamante.
Alotropia do Fósforo
O fósforo é um elemento que apresenta a alotropia que varia com relação à atomicidade. Na natureza ele pode se apresentar de duas formas: o fósforo branco ou o vermelho. O primeiro é uma molécula constituída de quatro átomos (P4) e é extremamente reativa com o oxigênio do ar, podendo entrar espontaneamente em combustão. Porém, o fósforo vermelho é constituído da associação de milhares moléculas de P4, por isso é representado por Pn. Isso já é suficiente para que suas propriedades mudem, portanto, ele não é tão reativo como o fósforo branco.
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Alotropia do Oxigênio
Na fase gasosa, o oxigênio pode se organizar de duas formas alotrópicas, o gás O2 e o ozônio (O3). O O2 é essencial para nossa sobrevivência e que constitui cerca de 21% do ar atmosférico seco e sem poluentes. Já o ozônio é o principal constituinte do ar em uma altitude de 20 a 40 km, compondo a camada de ozônio, que filtra uma parte dos raios ultravioletas do Sol.
Alotropia do Enxofre
Um exemplo de alotropia que muda conforme a estrutura cristalina é a do enxofre. Quando a substância possui 8 átomos (S8), eles podem se organizar em um retículo cristalino de forma rômbica ou monoclínica. Ambas possuem propriedades e aparência semelhantes, são amareladas e sólidas. Porém, olhando bem de perto é possível observar as diferenças de formato dos cristais.
Alotropia do Ferro
O ferro quando derretido pode ser resfriado a diferentes temperaturas e formar diferentes alótropos, o α-Fe (ferro alfa), γ-Fe (ferro gama) e o δ-Fe (ferro delta). Eles variam conforme a estrutura cristalina em que os átomos de ferro se organizam. Possuem propriedades físicas distintas, como magnetismo e capacidade de incorporar carbono na formação de ligas metálicas.
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Em síntese, a alotropia acontece quando um único elemento pode formar mais de uma substância simples, seja ela mudando a atomicidade ou a estrutura cristalina. Assim os átomos se organizam, dando origem, então, a grande variedade de compostos que temos na natureza.
Vídeos sobre o fenômeno da alotropia
Tendo visto isso tudo sobre o assunto, nada melhor que alguns vídeos para ajudar a fixar o conteúdo. Confira:
Entendendo a alotropia dos principais átomos
Como já vimos, existem os principais exemplos de átomos que sofrem o fenômeno da alotropia. Nesse vídeo, vamos compreender de maneira mais clara o que essa propriedade, com explicações acerca da alotropia existente nos átomos de oxigênio, carbono, enxofre e fósforo.
O átomo de oxigênio forma só uma substância simples?
Quais compostos os átomos de oxigênio podem se combinar para formar? É o que descobrimos nesse vídeo. Entenda a alotropia desse elemento tão essencial para nossa vida, mas que, dependendo da forma que se encontra, pode ser prejudicial à saúde humana.
Carbono grafite ou diamante, qual é mais estruturalmente organizado?
O que difere um diamante valioso de uma grafite de lápis é a estrutura na qual os átomos de carbono se encontram. Neste vídeo, entendemos melhor as diferentes formas com que os átomos de carbono se organizam e geram compostos com características completamente distintas.
Em conclusão, a alotropia está muito presente no nosso cotidiano e, além desses exemplos que foram citados, existem pesquisas que exploram ainda mais essa propriedade, como é o caso do grafeno, um alótropo sintético do carbono. Não pare os estudos por aqui, saiba mais sobre os estados físicos e as propriedades da matéria.
Referências
Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente (2005) – Peter Atkins e Loretta Jones
Química: a ciência central (1999) – Theodore L. Brown, Eugene H. LeMay, Bruce E. Bursten e Julia R. Burdge
Química Inorgânica (1992) – Peter Atkins, Duward F. Shriver e Cooper H. Langford
Por Lucas Makoto Tanaka dos Santos
Bacharel em Química pela Universidade Estadual de Maringá (UEM), mestrando em Química Analítica, com ênfase em desenvolvimento de métodos analíticos, metabolômica e espectrometria de massas no Laboratório de Biomoléculas e Espectrometria de Massas (LaBioMass), na mesma universidade.
Tanaka dos Santos, Lucas Makoto. Alotropia. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/quimica/alotropia. Acesso em: 08 de May de 2024.
1. [UEM - 2012]
Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
01) Alotropia é o fenômeno onde um mesmo elemento químico forma duas ou mais substâncias simples diferentes.
02) Substâncias alotrópicas apresentam propriedades químicas e físicas idênticas
03) As moléculas de CO e CO2 e o íon CO32− são consideradas substâncias alotrópicas entre si.
04) O nanotubo de carbono não pode ser considerado um alótropo do carbono, pois apresenta somente carbonos do tipo sp2, enquanto o diamante apresenta carbonos do tipo sp3.
05) O alótropo O2 é mais estável que o ozônio, e a conversão do primeiro para o segundo pode ser conseguida através de descargas elétricas, como relâmpagos.
01) Correta, é a definição de alotropia
02) Errada, nem sempre isso acontece. Na maioria dos casos as propriedades químicas são distintas
03) Errada, são considerados alótropos somente substâncias simples, com apenas um elementos. Quando possuem dois ou mais elementos diferentes, são substâncias compostas e não há alotropia
04) Errada, o nanotubo de carbono é sim uma forma alotrópica. Cgrafite tem configuração sp2 também e é o alótropo mais conhecido do carbono.
05) Correto. Na estratosfera o O2 é convertido em ozônio
2. [UESPI]
O elemento químico fósforo pode ser encontrado na forma de duas substâncias simples: o fósforo branco, que é usado na produção de bombas de fumaça e cuja inalação provoca necrose dos ossos, e o fósforo vermelho, que é utilizado na fabricação de fósforo de segurança e se encontra na tarja da caixa e não no palito. Sobre o fósforo, indique a alternativa correta:
a) Essas duas formas de apresentação do fósforo são chamadas de alotrópicas.
b) Essas duas formas de apresentação do fósforo são chamadas de isotérmicas.
c) A diferença entre as duas formas de fósforo reside somente no estado físico.
d) O fósforo se apresenta na natureza em duas formas, chamadas de isobáricas.
e) Essas duas formas de apresentação do fósforo são chamadas de isotópicas.
Alternativa A