Alotropia to występowanie pierwiastka chemicznego w kilku odmianach różniących się właściwościami fizycznymi oraz chemicznymi. Odmiany alotropowe różnią się od siebie budową wewnętrzną.
Odmiany alotropowe węgla: grafit, diament, fulereny, grafen i karbin.
Grafit
jest miękki, ma twardość 1 w skali Mohsa
tłusty w dotyku
nierozpuszczalny w wodzie
jest bezwonny
można go przekształcić w diament
struktura: każdy atom jest połączony mocnymi wiązaniami kowalencyjnymi; atomy są ułożone w płaszczyznach, które przypominają plaster miodu; każdy atom węgla wchodzi w skład trzech sześcioatomowych pierścieni
zastosowanie: wkłady do ołówków, elektrody, pręty w reaktorach atomowych, szczotki do silników elektrycznych
Diament
najtwardszy ze znanych substancji - 10 w skali Mohsa
kruchy
ma bezbarwne kryształy
nierozpuszczalny w wodzie
nie przewodzi prądu elektrycznego
dobrze przewodzi ciepło
można go przekształcić w grafit
bezwonny
struktura: każdy atom jest połączony mocnymi wiązaniami kowalencyjnymi z czterema innymi atomami węgla; atomy węgla tworzą regularną sieć przestrzenną; wiązania mają identyczną siłę i są rozłożone równomiernie, czemu zawdzięczana jest twardość diamentu
zastosowanie: jubilerstwo, materiały ścierne, narzędzia tnące i świdry, elektronika
Fulereny
kryształy o barwie od żółtej do czerwonobrązowej
mają metaliczny połysk
są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych np. w benzenie, a w wodzie nie
wykazują właściwości nadprzewodzące i półprzewodnikowe
są bezwonne
pod wpływem światła ulegają rozkładowi, reagują z najaktywniejszymi litowcami, ulegają spalaniu
struktura: atomy łączą się za pomocą wiązań kowalencyjnych, w wyniku czego tworzą się symetryczne struktury; każdy atom połączony jest z trzema innymi; atomy tworzą pięciokątne i sześciokątne pierścienie
zastosowanie: fotooptyka i elektronika, izolatory, półprzewodniki i przewodniki, medycyna, metalurgia
Grafen
pojedyncza warstwa grafitu (o grubości jednego atomu)
przypomina budową strukturę plastra miodu
atomy są rozmieszczone w narożach sześciokąta foremnego
jest przezroczysty i dużo wytrzymalszy od stali
przewodzi prąd elektryczny
rozważa się zastosowanie grafenu m.in. w przemyśle elektronicznym do produkcji komputerów nowej generacji
Karbin
białe kryształki
atomy są połączone wiązaniami podwójnymi lub naprzemiennie pojedynczymi i potrójnymi
