La alotropía (griego allos other y tropos way) es, en química , en mineralogía y ciencia de materiales , la facultad de algunos cuerpos simples existen en varias formas cristalinas o moleculares diferentes. Es el equivalente al polimorfismo de cuerpos compuestos en términos de diferentes formas cristalinas (organización de los mismos átomos en diferentes variedades cristalinas) o isomería en términos de diferentes formas moleculares (organización de los mismos átomos en otra molécula). Por ejemplo, el carbono amorfo, el grafito , el diamante , la lonsdaleita , la chaoita , el fullereno y la nanoespuma son las variedades alotrópicas de carbono en el sentido de que son formas cristalinas diferentes del cuerpo único correspondiente al elemento químico carbono. El oxígeno y el trioxígeno (u ozono ) también son cuerpos alotrópicos simples correspondientes al elemento químico oxígeno , pero esta vez en el sentido de que son formas moleculares diferentes.
El concepto de alotropía se refiere solo a las diferentes formas de un elemento químico dentro de la misma fase o estado de la materia ( sólido , líquido , gas ). Los cambios de fase de un elemento no están asociados, por definición, con un cambio en la forma alotrópica (por ejemplo, el oxígeno líquido y el oxígeno gaseoso no son ambas formas alotrópicas). Para algunos elementos químicos, las formas alotrópicas pueden existir en diferentes fases; por ejemplo, las dos formas alotrópicas de oxígeno, dioxígeno y ozono, pueden existir en las fases sólida, líquida y gaseosa.
La noción de alotropía fue desarrollada por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius .
Las formas alotrópicas de un elemento químico a menudo pueden tener propiedades físicas (color, dureza, punto de fusión , conductividad eléctrica , conductividad térmica ) y una reactividad química diferente, aunque están formadas por átomos idénticos. Por ejemplo, el dioxígeno no es muy reactivo (y no tóxico) en condiciones en las que el ozono es muy reactivo (y tóxico).
Las transformaciones de una forma alotrópica de un elemento a otro son a menudo inducidas por cambios de presión , temperatura o incluso por una reacción química y algunas formas solo son estables bajo ciertas condiciones de temperatura y presión; por ejemplo :
Normalmente, los elementos que pueden formar un número variable de enlaces químicos y los que tienen las facultades de concatenación tienden a tener el mayor número de formas alotrópicas. Este es el caso del azufre que, antes del reciente descubrimiento De las muchas formas alotrópicas de carbono, ostentaba el récord de variedades moleculares (S 8 , S 2 , etc. ) y cristalográficas (S α , S β , alotrópicas ) . etc. ). El fenómeno de la alotropía suele ser más visible en el caso de los no metales, ya que puede ser tanto cristalino como molecular. Este último caso no es posible con metales.
Las dos formas alotrópicas más comunes:
Así como otras formas más raras:
El tetraoxígeno O 4 - rojo y el octaoxigeno O 8 - rojo, a veces denominadas variedades alotrópicas de oxígeno, son conjuntos de moléculas de oxígeno. No constituyen una variedad alotrópica.
El caso del azufre es el más complejo ya que por un lado la facilidad con la que se concatena el azufre permite que exista en una amplia variedad de moléculas de fórmulas S n y ciclo-S n . Por otro lado, estas diferentes moléculas cristalizan en diferentes variedades cristalinas.
Esta enumeración, por larga que sea, oculta la complejidad de las tres posibles conformaciones de las unidades S 3se encuentra en las cadenas de azufre: cis , d- trans y l- trans (ver figura al lado).
El diagrama de fases del cuerpo puro muestra, además de los estados sólido, líquido y gaseoso, las diferentes variedades alotrópicas en las zonas de temperatura y presión donde son estables. Este es el caso en el diagrama de estado de azufre simplificado al lado.