Allotropia

Allotropia (dal greco allos, altro, e tropos, modo), è una denominazione applicata da Jons Jacob Berzelius alla proprietà di esistere in diverse modificazioni, presentata da alcune sostanze. Le diverse forme sono note come allotropi.
Jons Jacob Berzelius usò il nome in un contesto completamente differente. Alcuni esempi classici di elementi che hanno forme allotropiche sono il fosforo (nelle forme "rosso", "bianco", "purpureo", etc.), l'ossigeno (O₂ e l'ozono O₃) ed il carbonio (nelle forme grafite, diamante, fullerene ed altri allotropi del carbonio).
Il termine allotropi può anche essere usato in riferimento alle forme molecolari in un elemento (come nel caso di un gas biatomico), anche nel caso che vi sia una sola ulteriore forma.

L'allotropia si riferisce specificamente alla struttura del legame chimico esistente fra atomi dello stesso tipo e non deve essere confusa con l'esistenza di differenti stati fisici, come per l'acqua che può esistere come gas (vapore), un liquido (acqua), oppure solido (ghiaccio).
Queste fasi dell'acqua non sono forme allotropiche poiché sono prodotte da cambiamenti dei legami fisici esistenti fra le diverse molecole dell'acqua piuttosto che da modificazioni del legame chimico delle molecole stesse.
Ciascun allotropo di un elemento può esistere nelle diverse fasi solida, liquida o gassosa.

Comunemente, l'allotropia si riferisce ad elementi puri allo stato solido mentre il polimorfismo si può riferire più genericamente anche a composti solidi che possono presentare più forme cristalline.

Come nel caso degli allotropi del carbonio, determinate caratteristiche fisiche possono differire drasticamente da un allotropo ad un altro. Nel diamante ciascun atomo è collegato ad altri 4 atomi secondo un reticolo a tetraedro (un atomo al centro, legato ai 4 atomi nei vertici del tetraedro).
Diversamente, nella grafite ciascun atomo è saldamente legato ad altri tre atomi formando lamine esagonali. Queste lamine esagonali sono impilate con altre lamine con le quali sono blandamente legate, giustificandone così la bassissima durezza Mohs (di valore 1, confrontata a 10 per il diamante).
La struttura del fullerene (un allotropo del carbonio che si ritrova nella fuliggine) assomiglia a quella della grafite, con la differenza che gli atomi, anziché essere organizzati in esagoni regolari, sono organizzati a formare esagoni e pentagoni in modo tale che le lamine di fullerene possono essere "arrotolate" su se stesse a formare sferoidi, similmente a palloni da calcio con le cuciture.

Gli allotropi non differiscono solo per le caratteristiche fisiche ma anche come reattività chimica: la grafite può essere ossidata dall'acido nitrico, formando composti correlabili al benzene, mentre il diamante non produce alcun composto simile.

Bibliografia

Macmillan Encyclopedia of Chemistry, edita da J.J.Lagowski, 1997, Simon Schuster

Chimica

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