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En chimie, en minéralogie ou, plus largement, en science des matériaux, le terme « allotropie » désigne la propriété dont jouissent certains corps de se présenter sous différentes variétés (généralement notées α, β, etc.).
Ces différentes variétés peuvent se distinguer par :
- leurs formes physiques ;
- leurs arrangements atomiques ou moléculaires (types de liaisons, structure cristalline) ;
- leurs densités.
Toutefois, elles possèdent des propriétés chimiques très proches. Le terme « allotropie » a été défini par le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius au début du XIXe siècle.
Attention, on parle d'allotropie uniquement dans le cas de formes différentes d'un même élément au sein d'une même phase (solide, liquide, gaz). Ainsi, les changements de phase ne correspondent pas à des changements de forme allotropique. Par exemple, l'oxygène liquide et le dioxygène gazeux ne sont pas deux formes allotropiques.
L’ozone que l’on trouve dans l’atmosphère terrestre est un allotrope de l’oxygène. © studio023, Fotolia
Éléments chimiques et formes allotropiques : soufre, carbone…
Les éléments chimiques capables de former un nombre de liaisons chimiquesliaisons chimiques variable ou de concaténation sont ceux qui présentent le plus de formes allotropiques. De même, les non-métauxmétaux sont plus enclins à l'allotropie que les métaux. Voici quelques exemples :
- Longtemps, le soufresoufre a détenu le record du nombre de formes allotropiques.
- Il est aujourd'hui dépassé par le carbonecarbone, dont les deux formes allotropiques les plus connues sont le diamant (cristal transparenttransparent et dur) et le graphitegraphite (solide noir et mou avec une structure en graphènegraphène). Mais il existe d'autres formes allotropiques du carbone, moins répandues :
- la lonsdaléite ;
- la chaoite ;
- les fullerènesfullerènes ;
- les nanotubes de carbonenanotubes de carbone ;
- le carbone vitreuxcarbone vitreux, etc.
- Le phosphorephosphore rouge, utilisé pour la fabrication des allumettesallumettes, est un allotrope du phosphore.
