Alotropia é o fenômeno pelo qual um elemento químico dá origem a duas ou mais substâncias simples diferentes. Os elementos capazes de formar alótropos (as substâncias simples geradas) são apenas quatro na tabela periódica: o carbono, o oxigênio, o enxofre e o fósforo. O carbono é conhecido por formar o grafite e o diamante, o oxigênio o gás oxigênio e o ozônio, o enxofre as estruturas rômbica e monoclínica, já o fósforo, as variedades de branco e vermelho.
Tratando-se do elemento químico carbono, ambas suas variedades alotrópicas citadas (o grafite e o diamante) apresentam uma estrutura cristalina bem definida. A estrutura do grafite é configurada por espécies de camadas químicas, e quando se escreve se desmembra essas camadas, de modo que algumas delas vão sobrepondo-se ao papel. No caso do diamante, uma intrincada estrutura tridimensional o torna a substância mais dura encontrada na natureza.
Ainda considerando-se o elemento químico carbono, uma terceira variedade alotrópica é importante: o carbono amorfo (o carbono apresenta ainda outras variedades alotrópicas conhecidas, como o fulereno e o negro de fumo). Também denominado de carbono livre ou carbono reativo, o carbono amorfo trata-se de uma menos popular variedade alotrópica do carbono, a qual não apresenta uma estrutura cristalina caracterizável. Geralmente está na forma hidrogenada, isto é, está incorporada por átomos de hidrogênio. Denomina-se de a-C o carbono amorfo, e de a-C:H a sua forma hidrogenada.
A sua forma hidrogenada o torna útil no fabrico de películas para diversos filmes, devido à sua estrutura química apropriada.
“Os filmes de carbono amorfo (a-C) e de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H), têm uma mistura de hibridizações do tipo sp2 e sp3 e até mesmo sp1, possuem algumas propriedades similares às do diamante, tais como, alta dureza e módulo elástico e são quimicamente inertes. Eles são produzidos como um filme fino isotropicamente desordenado com limites de grão não definidos. Por outro lado, são muito mais fáceis de produzir que o diamante e apresentam vantagens em diferentes aplicações”1.
Utiliza-se na mineralogia a denominação de carvão ou de fuligem para o carbono amorfo, assim como para formas impuras do elemento carbono, que não se apresentam nem como grafite e nem como diamante. Formas de preparação do carbono amorfo são constantemente aperfeiçoadas. Sabendo-se que o carbono amorfo é composto por átomos de carbono de hibridização sp2, contendo também uma significativa concentração de carbonos com hibridização sp3. O controle dos poros de sua estrutura permite que se obtenha estruturas com importantes características funcionais, de aplicação, por exemplo, em eletrodos diversos.
Referências:
1. http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/9924963_03_cap_02.pdf
FELTRE, Ricardo; Fundamentos da Química, vol. Único, Ed. Moderna, São Paulo/SP – 1990.
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/carbono-amorfo/