O carbono é um dos elementos que realizam o fenômeno da alotropia, isto é, liga-se de diferentes maneiras, formando várias substâncias simples com formas e propriedades diferentes.
Existem pelo menos sete alótropos do carbono, que são: grafita (alfa e beta), diamante, lonsdaleíta (diamante hexagonal), caoíta, carbono (VI) e os fulerenos. Entre esses, somente duas formas alotrópicas são naturais: grafita e diamante. Vejamos a diferença entre elas:
* Grafita: é formada por átomos ligados que formam anéis hexagonais contidos em um mesmo plano. Essas “placas” de hexágonos unidos são mantidas atraídas umas às outras por meio de forças mútuas de atração que são estáveis.
Estrutura da grafita
A grafita é um sólido mole porque as placas podem deslizar umas sobre as outras, por isso ela é usada como lubrificante de engrenagens e rolamentos. É usada também no lápis de escrever. Entre suas propriedades, estão a de ser condutora de eletricidade e a densidade igual a 2,25 g/cm3.
* Diamante: a estrutura do diamante é formada por átomos de carbono ligados cada um a outros quatro átomos de carbono, conforme a ilustração a seguir mostra.
Estrutura do diamante
Por possuir uma estrutura mais compacta, o diamante é duro, não conduz eletricidade e sua densidade é igual a 3,51 g/cm3. Ele é formado em camadas internas da Terra onde a pressão e a temperatura são muito elevadas.
Entre as variedades alotrópicas do carbono que são sintéticas estão os fulerenos. Eles possuem estrutura poliédrica com um átomo de carbono em cada vértice. Um exemplo é o C60, que é denominado buckminsterfullerene. Sua estrutura parece com uma bola de futebol.
Carbono-60 (buckminsterfullerene)
Outra forma alotrópica sintética do carbono são os nanotubos de carbono (imagem a seguir) — cilindros ou tubos ocos formados por alótropos do carbono com proporções nanométricas (1 nanômetro é igual à bilionésima parte de um metro (10-9 m)). Eles são como uma folha de papel enrolada, mas formados por átomos de carbono e com a espessura de apenas um átomo. Eles são 100 mil vezes mais finos que um fio de cabelo e invisíveis até para microscópios ópticos.
O importante dos nanotubos é que, por possuírem extraordinárias propriedades mecânicas, elétricas e térmicas, eles apresentam amplas aplicações biológicas — incluindo diagnósticos e tratamentos médicos —, tecnológicas e outras que ainda estão sendo estudadas.
Ilustração de um nanotubo de carbono microscópico
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