Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Alotropía

El diamante y el grafito son dos alótropos del carbono: formas puras del mismo elemento que difieren en su estructura cristalina. La alotropía o alotropismo ( del griego antiguo...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita
El diamante y el grafito son dos alótropos del carbono: formas puras del mismo elemento que difieren en su estructura cristalina.

La alotropía o alotropismo ( del griego antiguo ἄλλος (allos) ' otro ' y τρόπος (tropos) ' manera, forma ' ) es la propiedad de algunos elementos químicos de existir en dos o más formas diferentes, en el mismo estado físico , conocidas como alótropos de los elementos. Los alótropos son diferentes modificaciones estructurales de un elemento: los átomos del elemento están unidos entre sí de diferentes maneras. [ 1 ] Por ejemplo, los alótropos del carbono incluyen el diamante (los átomos de carbono están unidos entre sí para formar una red cúbica de tetraedros ), el grafito (los átomos de carbono están unidos entre sí en láminas de una red hexagonal ), el grafeno (láminas individuales de grafito) y los fullerenos (los átomos de carbono están unidos entre sí en formaciones esféricas, tubulares o elipsoidales).  

El término alotropía se utiliza únicamente para elementos, no para compuestos . El término más general, empleado para cualquier compuesto, es polimorfismo , aunque su uso suele restringirse a materiales sólidos como los cristales. La alotropía se refiere solo a las diferentes formas de un elemento dentro de la misma fase física (el estado de la materia, es decir, plasmas , gases , líquidos o sólidos ). Las diferencias entre estos estados de la materia por sí solas no constituyen ejemplos de alotropía. Los alótropos de los elementos químicos se denominan frecuentemente polimorfos o fases del elemento.

Para algunos elementos, los alótropos tienen fórmulas moleculares o estructuras cristalinas diferentes, así como una diferencia en la fase física; por ejemplo, dos alótropos del oxígeno ( dioxígeno , O₂ , y ozono , O₃ ) pueden existir en estado sólido, líquido y gaseoso. Otros elementos no mantienen alótropos distintos en diferentes fases físicas; por ejemplo, el fósforo tiene numerosos alótropos sólidos , que al fundirse vuelven a la misma forma P₄ .

Historia

Retrato de Olof Johan Södermark (1790–1848). Artista de impresión: Charles W. Sharpe, d. 1875(76)

El concepto de alotropía fue propuesto originalmente en 1840 por el científico sueco Barón Jöns Jakob Berzelius ( en sueco: [ jœ̌ns ˈjɑ̂ːkɔb bæˈʂěːlɪɵs ] ; [ 2 ] 1779–1848). [ 3 ] [ 4 ] El término deriva del griego άλλοτροπἱα (allotropia) ' variabilidad, cambiabilidad ' . [ 5 ] Tras la aceptación de la hipótesis de Avogadro en 1860, se comprendió que los elementos podían existir como moléculas poliatómicas, y se reconocieron dos alótropos del oxígeno como O 2 y O 3 . [ 4 ] A principios del siglo XX, se reconoció que otros casos, como el del carbono, se debían a diferencias en la estructura cristalina. 

En 1912, Ostwald observó que la alotropía de los elementos es solo un caso especial del fenómeno del polimorfismo conocido para los compuestos, y propuso que los términos alótropo y alotropía se abandonaran y se reemplazaran por polimorfo y polimorfismo. [ 6 ] [ 4 ] Aunque muchos otros químicos han repetido este consejo, la IUPAC y la mayoría de los textos de química aún favorecen el uso de alótropo y alotropía solo para los elementos. [ 7 ]

Diferencias en las propiedades de los alótropos de un elemento.

Los alótropos son diferentes formas estructurales del mismo elemento y pueden exhibir propiedades físicas y comportamientos químicos muy diferentes. El cambio entre formas alotrópicas se desencadena por las mismas fuerzas que afectan a otras estructuras, es decir, presión , luz y temperatura . Por lo tanto, la estabilidad de los alótropos particulares depende de condiciones particulares. Por ejemplo, el hierro cambia de una estructura cúbica centrada en el cuerpo ( ferrita ) a una estructura cúbica centrada en las caras ( austenita ) por encima de 906  °C, y el estaño sufre una modificación conocida como peste del estaño, pasando de una forma metálica a una semimetálica por debajo de 13,2  °C (55,8  °F). Como ejemplo de alótropos con diferente comportamiento químico, el ozono (O₃ ) es un agente oxidante mucho más fuerte que el dioxígeno (O₂ ) .

Lista de alótropos

Por lo general, los elementos capaces de un número de coordinación y/o estados de oxidación variables tienden a exhibir un mayor número de formas alotrópicas. Otro factor que contribuye es la capacidad de un elemento para concatenarse .

Algunos ejemplos de alótropos son:

No metales

Metaloides

Rieles

Entre los elementos metálicos que se encuentran en la naturaleza en cantidades significativas (56 hasta U, sin Tc ni Pm), casi la mitad (27) son alotrópicos a presión ambiente: Li, Be, Na, Ca, Ti, Mn, Fe, Co, Sr, Y, Zr, Sn, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Yb, Hf, Tl, Th, Pa y U. Algunas transiciones de fase entre formas alotrópicas de metales tecnológicamente relevantes son las de Ti a 882  °C, Fe a 912  °C y 1394  °C, Co a 422  °C, Zr a 863  °C, Sn a 13  °C y U a 668  °C y 776  °C.

Estructura más estable en condiciones estándar. Estructuras estables por debajo de la temperatura ambiente. Estructuras estables por encima de la temperatura ambiente. Estructuras estables por encima de la presión atmosférica.

Lantánidos y actínidos

Diagrama de fases de los elementos actínidos.

Nanoalótropos

En 2017, se propuso el concepto de nanoalotropía. [ 22 ] Los nanoalótropos, o alótropos de nanomateriales , son materiales nanoporosos que tienen la misma composición química (por ejemplo, Au), pero difieren en su arquitectura a nanoescala (es decir, en una escala de 10 a 100 veces las dimensiones de los átomos individuales). [ 23 ] Dichos nanoalótropos pueden ayudar a crear dispositivos electrónicos ultrapequeños y encontrar otras aplicaciones industriales. [ 23 ] Las diferentes arquitecturas a nanoescala se traducen en diferentes propiedades, como se demostró para la dispersión Raman mejorada en superficie realizada en varios nanoalótropos diferentes de oro. [ 22 ] También se creó un método de dos pasos para generar nanoalótropos. [ 23 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ IUPAC , Compendio de Terminología Química , 5.ª ed. (el "Libro de Oro") (2025). Versión en línea: (2006 – ) " Alótropo ". doi : 10.1351/goldbook.A00243
  2. ↑ KI:s grundare Jöns Jacob Berzelius (en sueco). Instituto Karolinska . 9 de septiembre de 2013. El evento ocurre a las 00:42. Archivado del original el 21 de diciembre de 2021. Recuperado el 5 de octubre de 2019 – vía YouTube .
  3. ↑ Ver:
    • Berzelius, Jac. (1841). Årsberättelse om Framstegen i Fysik och Kemi afgifven den 31 Mars 1840. Första delen [ Informe anual sobre el progreso de la física y la química presentado el 31 de marzo de 1840. Primera parte. ] (en sueco). Estocolmo, Suecia: PA Norstedt & Söner. pag. 14.  De la pág. 14: "Om det ock passar väl för att uttrycka förhållandet emellan myrsyrad etiloxid och ättiksyrad methyloxid, så är det icke passande för de olikatilstånd hos de enkla kropparne, hvari dessa blifva af skiljaktiga egenskaper, och torde för dem böra ersättas af en bättre vald benämning, t ex. Allotropi (af αλλότροπος , som betyder: af olika beskaffenhet) eller allotropiskttilstånd ." (Si [es decir, la palabra isómero ] también es adecuada para expresar la relación entre el óxido de etilo del ácido fórmico [es decir, el formiato de etilo] y el óxido de metilo del ácido acético [es decir, el acetato de metilo], entonces [es decir, la palabra isómeros ] no es adecuada para diferentes condiciones de sustancias simples, donde estas [sustancias] se transforman para tener propiedades diferentes, y [por lo tanto, la palabra isómeros ] debería reemplazarse, en su caso, por un nombre mejor elegido; por ejemplo, Alotropía (de αλλότροπος , que significa: de diferente naturaleza) o condición alotrópica ).
    • Republicado en alemán: Berzelius, Jacob; Wöhler, F. (1841). "Jahres-Bericht über die Fortschritte der physischen Wissenschaften" [ Informe anual sobre el progreso de las ciencias físicas ] . Jahres Bericht Über die Fortschritte der Physischen Wissenschaften (en alemán). 20 . Tubinga, (Alemania): Laupp'schen Buchhandlung: 13. De la pág. 13: "Wenn es sich auch noch gut eignet, um das Verhältniss zwischen ameisensaurem Äthyloxyd und essigsaurem Mmethyloxyd auszudrücken, so ist es nicht passend für ungleiche Zustände bei Körpern, in welchen diese verschiedene Eigenschaften annehmen, und dürfte für diese durch eine besser gewählte Benennung zu ersetzen sein, z. durch Allotropie (von αλλότροπος , welches bedeutet: von ungleicher Beschaffenheit), oder durch allotropischen Zustand . (Aunque [es decir, la palabra isómero ] sigue siendo adecuada para expresar la relación entre el formiato de etilo y el acetato de metilo, no es apropiada para las condiciones distintas en el caso de sustancias donde estas [sustancias] asumen propiedades diferentes, y para estas, [la palabra isómero ] puede reemplazarse por una designación mejor elegida, por ejemplo, con Alotropía (de αλλότροπος , que significa: de carácter distinto), o con condición alotrópica ).
    • Diccionario en línea Merriam-Webster: Alotropía
  4. 1 2 3 Jensen, WB (2006), "El origen del término alótropo", J. Chem. Educ. , 83 (6): 838– 39, Bibcode : 2006JChEd..83..838J , doi : 10.1021/ed083p838.
  5. ↑ "alotropía", A New English Dictionary on Historical Principles , vol. 1, Oxford University Press, 1888, pág. 238  .
  6. ↑ Ostwald, Wilhelm; Taylor, WW (1912). Outlines of General Chemistry (3.ª ed.). Londres, Inglaterra: Macmillan and Co., Ltd. p. 104.   De la página 104: «Se conocen sustancias que existen no solo en dos, sino incluso en tres, cuatro o cinco formas sólidas diferentes; no se conoce ningún límite para este número. Dichas sustancias se denominan polimorfas. El término alotropía se emplea comúnmente en este contexto, especialmente cuando la sustancia es un elemento. No existe una razón real para hacer esta distinción, y es preferible dejar que el segundo nombre, menos común, caiga en desuso».
  7. ↑ Jensen 2006, citando a Addison, WE The Allotropy of the Elements (Elsevier 1964) que muchos han repetido este consejo.
  8. ↑ Werner Heisenberg – Datos Nobelprize.org
  9. ↑ «Presentamos el silicio Q, un nuevo material magnético para ordenadores cuánticos espintrónicos» . New Atlas . 4 de julio de 2023.
  10. ^ Raj, G. Química Inorgánica Avanzada Vol-1 . Krishna Prakashan. pag. 1327.ISBN​  978-81-87224-03-7. Consultado el 6 de enero de 2017 .
  11. ↑ Overhauser, AW (1984-07-02). "Estructura cristalina del litio a 4,2 K". Physical Review Letters . 53 (1). American Physical Society (APS): 64– 65. Bibcode : 1984PhRvL..53...64O . doi : 10.1103/physrevlett.53.64 . ISSN 0031-9007 . 
  12. 1 2 Hanfland, M.; Syassen, K.; Christensen, NE; Novikov, DL (2000). "Nuevas fases de litio a alta presión". Nature . 408 (6809). Springer Science and Business Media LLC: 174– 178. Bibcode : 2000Natur.408..174H . doi : 10.1038/35041515 . ISSN 0028-0836 . PMID 11089965 . S2CID 4303422 .   
  13. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Degtyareva, VF (2014). "Potasio bajo presión: origen electrónico de estructuras complejas". Solid State Sciences . 36 : 62– 72. arXiv : 1310.4718 . Bibcode : 2014SSSci..36...62D . doi : 10.1016/j.solidstatesciences.2014.07.008 .
  14. ↑ Hanfland, M.; Loa, I.; Syassen, K. (2002-05-13). "Sodio bajo presión: transición estructural bcc a fcc y relación presión-volumen hasta 100 GPa". Physical Review B . 65 (18) 184109. American Physical Society (APS). Bibcode : 2002PhRvB..65r4109H . doi : 10.1103/physrevb.65.184109 . ISSN 0163-1829 . 
  15. ↑ McMahon, MI; Gregoryanz, E.; Lundegaard, LF; Loa, I.; Guillaume, C.; Nelmes, RJ; Kleppe, AK; Amboage, M.; Wilhelm, H.; Jephcoat, AP (2007-10-18). "Estructura del sodio por encima de 100 GPa mediante difracción de rayos X de monocristal" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 104 (44): 17297– 17299. Bibcode : 2007PNAS..10417297M . doi : 10.1073/pnas.0709309104 . ISSN 0027-8424 . PMC 2077250. PMID 17947379 .   
  16. ↑ Gregoryanz, E.; Lundegaard, LF; McMahon, MI; Guillaume, C.; Nelmes, RJ; Mezouar, M. (2008-05-23). ​​"Diversidad estructural del sodio". Science . 320 (5879). Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS): 1054– 1057. Bibcode : 2008Sci...320.1054G . doi : 10.1126/science.1155715 . ISSN 0036-8075 . PMID 18497293 . S2CID 29596632 .   
  17. ↑ Olijnyk, H.; Holzapfel, WB (1985-04-01). "Transición de fase estructural a alta presión en Mg". Physical Review B . 31 (7). American Physical Society (APS): 4682– 4683. Bibcode : 1985PhRvB..31.4682O . doi : 10.1103/physrevb.31.4682 . ISSN 0163-1829 . PMID 9936412 .  
  18. ↑ de la Peña O'Shea, Víctor Antonio; Moreira, Iberio de PR; Roldán, Alberto; Illas, Francesc (8 de julio de 2010). "Estructura electrónica y magnética del cobalto a granel: las fases α, β y ε de los cálculos de la teoría funcional de la densidad". La Revista de Física Química . 133 (2): 024701. doi : 10.1063/1.3458691 . PMID 20632764 . 
  19. 1 2 3 4 Deffrennes, Guillaume; Faure, Philippe; Bottin, François; Joubert, Jean-Marc; Oudot, Benoit (2022). "Estaño (Sn) a alta presión: Revisión, difracción de rayos X, cálculos DFT y modelado de energía de Gibbs". Journal of Alloys and Compounds . 919 165675. arXiv : 2203.16240 . doi : 10.1016/j.jallcom.2022.165675 .
  20. ↑ Molodets, AM; Nabatov, SS (2000). "Potenciales termodinámicos, diagrama de estado y transiciones de fase del estaño en compresión por choque". High Temperature . 38 (5): 715– 721. Bibcode : 2000HTemp..38..715M . doi : 10.1007/BF02755923 . S2CID 120417927 . 
  21. ↑ Benedict, U.; Haire, RG; Peterson, JR; Itie, JP (1985). "Deslocalización de electrones 5f en metal curio bajo alta presión". Journal of Physics F: Metal Physics . 15 (2): L29– L35. Bibcode : 1985JPhF...15L..29B . doi : 10.1088/0305-4608/15/2/002 .
  22. ^ Udayabhaskararao , Thumu; Altantzis, Thomas; Houben, Lotario; Coronado-Puchau, Marc; Langer, Judith; Popovitz-Biro, Ronit; Liz-Marzán, Luis M. ; Vuković, Lela; Král, Petr (27 de octubre de 2017). "Nanoalótropos porosos sintonizables preparados mediante grabado posterior al ensamblaje de superredes de nanopartículas binarias" . Ciencia . 358 (6362): 514– 518. Bibcode : 2017Sci...358..514U . doi : 10.1126/ciencia.aan6046 . hdl : 10067/1472420151162165141 . ISSN 0036-8075 . PMID 29074773 .  
  23. 1 2 3 "Materiales que no existen en la naturaleza podrían dar lugar a nuevas técnicas de fabricación" . israelbds.org . Archivado del original el 9 de diciembre de 2017. Consultado el 8 de diciembre de 2017 .

Referencias

  • Nigel Bunce y Jim Hunt. "El rincón de la ciencia: alótropos" . Archivado del original el 31 de enero de 2008. Consultado el 6 de enero de 2017 .
  • Alótropos – Enciclopedia de Química
Obtenido de " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Allotropy&oldid=1362269163 "