Allotropia negli elementi chimici: boro, carbonio, stagno, fosforo, arsenico, ossigeno, zolfo e selenio
L’allotropia è una proprietà che riguarda alcuni elementi della Tavola Periodica, appartenenti ai Gruppi 13, 14, 15 e 16. Questi elementi possono esistere in forme diverse, o allotropiche, che differiscono per le proprietà fisiche e chimiche, nonostante condividano lo stesso stato di aggregazione.
Boro
Il boro è l’unico elemento del Gruppo 13 che si presenta in diverse forme allotropiche, tra cui il boro amorfo di colore marrone e il boro cristallino, caratterizzato da durezza e bassa conducibilità. Alcune forme di boro conosciute sono il boro α-romboedrico di colore rosso, il boro β-romoedrico di colore nero e il boro β-tetragonale. Tali forme differiscono per la disposizione dell’icosaedro B12.
Carbonio
Il carbonio, appartenente al Gruppo 14, presenta diverse forme allotropiche, tra cui diamante, grafite, fullereni, nanotubi di carbonio e grafene.
Il diamante è caratterizzato da una struttura tetraedrica e rappresenta la sostanza più dura conosciuta, mentre la grafite ha un reticolo esagonale a strati, caratteristica che le conferisce proprietà di conduttività elettrica e termica. I fullereni e i nanotubi di carbonio sono forme allotropiche più complesse, con svariate applicazioni potenziali.
Stagno
Lo stagno, appartenente al Gruppo 14, ha due forme allotropiche: lo stagno grigio con struttura cubica stabile a basse temperature e lo stagno bianco con struttura tetragonale stabile a temperature superiori a 13°C.
Fosforo
Il fosforo, appartenente al Gruppo 15, presenta diverse forme allotropiche, tra cui il fosforo bianco, il fosforo rosso, il fosforo viola e il fosforo nero. Tali forme differiscono per le proprietà fisiche e chimiche, ed alcune di esse hanno potenziali usi industriali, sebbene siano spesso tossiche e infiammabili.
L’allotropia rivela l’incredibile diversità e complessità degli elementi chimici, offrendo numerosi spunti di ricerca e applicazioni nel mondo della scienza e della tecnologia.Le strutture del fosforo bianco, nero e rosso
Il fosforo, appartenente al gruppo 15 della tavola periodica, si presenta in diverse forme allotropiche. Tra queste, le tre forme principali sono il fosforo bianco, il fosforo nero e il fosforo rosso. La loro struttura e proprietà possono variare significativamente a seconda della forma allotropica.
Il fosforo bianco è la forma più stabile a temperatura ambiente. Si presenta come un solido ceroso, composto da molecole tetraatomiche di P4. Al contrario, il fosforo nero si presenta come un solido amorfo, con una struttura simile a quella dell’arsenico nero. Infine, il fosforo rosso esiste come una struttura cristallina a lungo raggio, con legami di tipo tetraedrico.
Il fosforo presenta proprietà chimiche e fisiche uniche in ciascuna delle sue forme allotropiche, che lo rendono un elemento estremamente versatile e utile in una vasta gamma di applicazioni industriali e scientifiche.
Nel gruppo 16 della tavola periodica, sono presenti altri elementi che mostrano forme allotropiche, come l’arsenico, l’ossigeno, lo zolfo e il selenio. Questi elementi presentano varie forme con differenti strutture e proprietà, che li rendono oggetto di studio e interesse in diversi campi della chimica e della scienza dei materiali.