Carbono Amorfo

Alotropia é o fenômeno pelo qual um elemento químico dá origem a duas ou mais substâncias simples  diferentes. Os elementos capazes de formar alótropos (as substâncias simples geradas) são apenas quatro na tabela periódica: o carbono, o oxigênio, o enxofre e o fósforo. O carbono é conhecido por formar o grafite e o diamante, o oxigênio o gás oxigênio e o ozônio, o enxofre as estruturas rômbica e monoclínica, já o fósforo, as variedades de branco e vermelho.

Tratando-se do elemento químico carbono, ambas suas variedades alotrópicas citadas (o grafite e o diamante) apresentam uma estrutura cristalina bem definida. A estrutura do grafite é configurada por espécies de camadas químicas, e quando se escreve se desmembra essas camadas, de modo que algumas delas vão sobrepondo-se ao papel. No caso do diamante, uma intrincada estrutura tridimensional o torna a substância mais dura encontrada na natureza.

Ainda considerando-se o elemento químico carbono, uma terceira variedade alotrópica é importante: o carbono amorfo (o carbono apresenta ainda outras variedades alotrópicas conhecidas, como o fulereno e o negro de fumo). Também denominado de carbono livre ou carbono reativo, o carbono amorfo trata-se de uma menos popular variedade alotrópica do carbono, a qual não apresenta uma estrutura cristalina caracterizável. Geralmente está na forma hidrogenada, isto é, está incorporada por átomos de hidrogênio. Denomina-se de a-C o carbono amorfo, e de a-C:H a sua forma hidrogenada.

A sua forma hidrogenada o torna útil no fabrico de películas para diversos filmes, devido à sua estrutura química apropriada.

“Os filmes de carbono amorfo (a-C) e de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H), têm uma mistura de hibridizações do tipo sp² e sp³ e até mesmo sp¹, possuem algumas propriedades similares às do diamante, tais como, alta dureza e módulo elástico e são quimicamente inertes. Eles são produzidos como um filme fino isotropicamente desordenado com limites de grão não definidos. Por outro lado, são muito mais fáceis de produzir que o diamante e apresentam vantagens em diferentes aplicações”¹.

Utiliza-se na mineralogia a denominação de carvão ou de fuligem para o carbono amorfo, assim como para formas impuras do elemento carbono, que não se apresentam nem como grafite e nem como diamante. Formas de preparação do carbono amorfo são constantemente aperfeiçoadas. Sabendo-se que o carbono amorfo é composto por átomos de carbono de hibridização sp², contendo também uma significativa concentração de carbonos com hibridização sp³. O controle dos poros de sua estrutura permite que se obtenha estruturas com importantes características funcionais, de aplicação, por exemplo, em eletrodos diversos.

Fonte: http://www.infoescola.com/quimica/carbono-amorfo/

Alotropia do Fósforo

 

Alotropia é um fenômeno que ocorre quando um mesmo elemento químico tem a propriedade de formar mais de uma substância simples. Essas variedades alotrópicas podem se diferir devido ao número de átomos do elemento que estão ligados numa molécula ou devido ao arranjo dos átomos no retículo cristalino.

Um dos elementos que possuem variedades alotrópicas é o fósforo (P), sendo que as mais comuns são o fósforo branco e o fósforo vermelho. Esses dois alótropos do fósforo se diferem não pelo arranjo espacial diferente, pois ambos são constituídos basicamente de moléculas tetraédricas, porém a quantidade de átomos do fósforo é diferente em cada uma.

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Veja a constituição e as principais características do fósforo branco e do vermelho:

• Fósforo branco:

A fórmula molecular do fósforo branco é P₄, o que significa que suas moléculas são formadas por quatro átomos de fósforo.

Esse tipo de fósforo é extremamente reativo, em grande parte devido à tensão dos ângulos de 60º entre suas ligações. Ele é tão reativo que precisa ser guardado na água para não entrar em contato com o ar e explodir. Deve-se ter muito cuidado ao manipulá-lo, pois ele causa queimaduras graves na pele e intoxicação caso seja ingerido (apenas 0,1 g de fósforo branco ingerido pode levar à morte).

Se for aquecido na ausência de ar, o fósforo branco se transforma no fósforo vermelho.

• Fósforo vermelho:

O fósforo vermelho não apresenta estrutura determinada, mas existem evidências de que ele se trata de macromoléculas formadas pela ligação das estruturas tetraédricas mencionadas (P₄), sendo representadas por P_n.

Ele é bem menos reativo que o fósforo branco, porém, pode entrar em combustão se sofrer fricção. É por isso que ele é usado nas superfícies laterais das caixas de fósforo. Quando esfregamos o palito na superfície da caixinha, o fósforo se acende e, por sua vez, acende o material altamente inflamável que fica na cabeça do palito.

Em alguns países é colocado o fósforo na cabeça do palito na forma de P₄S₃.

O fósforo vermelho é um pó amorfo, isto é, que não possui estrutura cristalina, e de cor vermelho-escura.

Fonte: http://www.brasilescola.com/quimica/alotropia-fosforo.htm

Alotropia do Oxigênio

Alotropia se define como a propriedade dos elementos químicos de formar substâncias simples diferentes. Para entender melhor, uma pequena revisão: Quando a substância é formada apenas por um tipo de elemento é chamada de substância simples. Mas pode um mesmo elemento formar substâncias diferentes? Vejamos como o Oxigênio obedece a este princípio:

                                                

Esta é uma molécula de oxigênio que para formar a molécula de ozônio seria necessário apenas acrescentar um átomo de oxigênio. Dizemos então, que o Oxigênio possui duas formas alotrópicas: O₂ (oxigênio) e O₃ (ozônio). Alótropos, por sua vez, se definem como substâncias diferentes formadas pelo mesmo elemento.
                                              
     
Saiba agora sobre as duas moléculas do elemento oxigênio e veja como apenas um átomo a mais faz uma enorme diferença entre os dois compostos: As duas formas estão no estado gasoso e constituem gases presentes na atmosfera terrestre. Enquanto o oxigênio é um gás incolor e inodoro, o ozônio possui coloração azul e um cheiro desagradável. Ambos possuem funções específicas, veja quais:

- o gás oxigênio é fundamental para todo ser aeróbico, ou seja, todos aqueles que respiram, sem ele nossos pulmões param de funcionar e, então, morremos.

- o gás ozônio é responsável por formar uma camada protetora na Terra, mais conhecida como “camada de ozônio”. Esta última não permite que a radiação Ultravioleta proveniente do sol e nociva ao homem chegue até a superfície Terrestre.

Agora você já sabe, apesar de possuírem as fórmulas parecidas, o gás ozônio e o oxigênio constituem substâncias completamente diferentes, tudo graças a Alotropia por atomicidade, ou seja, ao número de oxigênios de cada espécie.

Fonte:http://www.brasilescola.com/quimica/alotropia-oxigenio.htm

Alotropia

Alotropia é um fenômeno químico onde um mesmo elemento forma substâncias simples diferentes. Este fenômeno só ocorre com os elementos Carbono, Oxigênio, Fósforo e Enxofre. 

Alótropos do Carbono: 

Diamante: Além de ser usado como uma pedra preciosa, na fabricação de jóias, o diamante tem maior importância industrial. São usados como ferramentas de talha ou como perfuradores para materiais de dureza elevada. Nas fábricas o diamante pode ser usado para cortar, tornear e furar alumina, quartzo, vidro e artigos cerâmicos.

Desenho do diamante

Buckministerfulereno (ou fulereno): Muito usado pela medicina e bioquímica. Aplicado como um antiviral, inibindo o acesso de enzimas, atividade anti-oxidante, atividade antimicrobiana e foto clivagem do DNA. A maior dificuldade para seu uso é a repulsão pela água.  

Desenho: O desenho do Buckministerfulereno é como o de uma bola de futebol, composto por hexágonos e pentágonos. 

 
Desenho de um fulereno

Grafite: A grafite tem várias aplicações industriais, como: tijolos, peças refratárias, catôdo de baterias alcalinas, aditivo na re-carburação do ferro e do aço, lubrificantes, grafites de lápis, refletor de nêutrons em centrais nucleares. É bom condutor de eletricidade. Deixa um traço sobre o papel, pois é facilmente desgastável, por isso é usado em lápis e lapiseiras.

Desenho do grafite
  

Alótropos do Oxigênio: 

O gás oxigênio e ozônio diferem um do outro na atomicidade, isto é, no número de átomos que forma a molécula.

Dizemos que o gás oxigênio e o ozônio são as FORMAS ALOTRÓPICAS do elemento químico oxigênio.

O oxigênio existe no ar atmosférico, sendo um gás indispensável à nossa respiração. O ozônio é um gás que envolve a atmosfera terrestre, protegendo-nos dos raios ultravioleta do sol.

Devido às suas propriedades germicidas, o ozônio é utilizado como purificador da água potável. 

Gás Oxigênio: Segundo componente mais abundante do ar atmosférico, só é possível realizar combustão com a presença deste gás, inclusive a respiração dos seres vivos.

Gás Ozônio: Existe em maior quantidade numa altitude de 20 km a 40 km. Impede que os raios ultravioleta do Sol cheguem diretamente à Terra. É tóxico se entrar em contato com os seres humanos, causando lesões nos olhos, na pele e no sistema imunológico.

Alótropos do Fósforo:

Fósforo Branco: Substância muito reativa que queima espontaneamente se exposta ao ar (é conservada em água). Já foi usado em bombas incendiárias, durante guerras.

 
Fósforo Vermelho: Molécula muito grande de Fósforo.

Alótropos do Enxofre:

Rômbico:  

Monoclínico:  

 
Fonte: http://www.coladaweb.com/quimica/fisico-quimica/alotropia