Novas variedades alotrópicas de carbono estão sendo descobertas a cada década que passa. Hoje, seu número hipotético já é estimado em cerca de 500. Não há outro elemento tão versátil no mundo.
Breves características do carbono
O carbono (C) é um elemento classificado como não metal com número atômico 6. Isso significa que possui seis prótons no núcleo e o mesmo número de elétrons na forma não ionizada. Embora seja relativamente raro na crosta terrestre, forma mais compostos do que qualquer outro elemento . É um elemento chave de todos os organismos vivos; ele constrói a estrutura de proteínas, carboidratos e gorduras. Está presente na atmosfera como dióxido de carbono (CO 2 ), que é uma das fases do ciclo do carbono na natureza.
Quais são as variedades de carbono alotrópicas?
A estrutura composta de átomos de carbono pode assumir muitas formas físicas. Este fenômeno é conhecido como variedades de carbono alotrópicas . A alotropia é um fenômeno que afeta um grande número de metais e não metais. Ocorre quando diferentes variedades de um determinado elemento estão presentes no mesmo estado físico e possuem diferentes propriedades químicas e físicas . Eles podem ter uma estrutura cristalina ou molecular e diferem no número de átomos na molécula. As variedades de carbono alotrópicas mais conhecidas que ocorrem na natureza são grafite e diamante , extremamente diferentes em cor, estrutura e maciez. Além disso, os cientistas conseguiram criar dezenas de outras variedades em condições de laboratório. 
Grafite – um mineral versátil
Não é por acaso que o grafite geralmente associado a um lápis é um mineral macio, cinza-preto , gorduroso e sujo ao toque. Também é um excelente condutor de eletricidade e calor, é insolúvel em água e possui propriedades lubrificantes. Ocorre em dois tipos de estruturas: hexagonal e trigonal, e seus átomos estão ligados entre si em uma rede de planos paralelos. Assim como os outros alótropos de carbono , o grafite é resistente a altas temperaturas. É utilizado para a produção de eletrodos e cadinhos, recipientes à prova de fogo e tijolos refratários. Além disso, é utilizado na produção de lubrificantes, tintas anticorrosivas e agentes de polimento. A grafite ocorre na natureza em rochas metamórficas, como grafite xisto e xisto cristalino. Atualmente, seu maior produtor é a China. Para fins comerciais, o grafite é obtido pela pirólise do antracito em atmosfera de nitrogênio.
Diamante – a pedra preciosa mais preciosa
É difícil encontrar dois alótropos de carbono mais diferentes do que diamante e grafite. O diamante é o mineral mais duro do mundo, com nota 10 na escala Mohs de 10 pontos. Apresenta-se como cristais octaédricos ou hexaédricos com alto brilho e transparência parcial. Os diamantes mais preciosos são incolores , mas devido à contaminação, também podem ficar amarelos, rosados, azuis ou marrons. Eles não conduzem eletricidade, mas são bons condutores de calor. Embora sua superfície só possa ser arranhada por outro diamante, eles são relativamente frágeis. Os diamantes naturais ocorrem principalmente em depósitos primários de kimberlito e miolo formados por translocação. As pedras da mais alta qualidade são usadas principalmente em joalheria. Após o devido polimento são chamados de diamantes e atingem preços vertiginosos no mercado internacional. Diamantes de qualidade inferior e cristais derivados sinteticamente também são uma importante matéria-prima industrial . Devido à sua dureza, são utilizados na produção de lâminas, brocas e abrasivos. Os diamantes também são usados para produzir elementos de equipamentos médicos e científicos, testadores de dureza e pastas condutoras de calor. 
Fulerenos, ou seja, alótropos de negro de fumo
Na natureza, os fulerenos também podem ser encontrados em quantidades menores. São sólidos translúcidos marrons ou pretos com um brilho metálico. Suas moléculas consistem em maiores quantidades de átomos de carbono – de 28 a até 1.500. Essas variedades de carbono alotrópicas descobertas relativamente recentemente consistem em muitas estruturas diferentes. As partículas esféricas de C60 formando cristais, também conhecidas como “buckyball”, são consideradas as mais duráveis. Além disso, os fulerenos também podem assumir uma forma multicamada (as chamadas nanobolhas ) ou cilíndrica (os chamados nanotubos ). Os fulerenos têm baixa atividade química e são insolúveis em água. Eles têm propriedades semicondutoras e supercondutoras. Como resultado, eles são amplamente utilizados nas indústrias eletrônica, óptica, biomédica e de nanotecnologia. Seu potencial antioxidante e farmacológico merece atenção especial. Devido à sua estrutura e biocompatibilidade, podem atuar como carreadores de fármacos. Os fulerenos são obtidos principalmente a partir do negro de fumo. Para isso, são utilizados diversos solventes que permitem a separação de tipos específicos de moléculas. Alternativamente, eles podem ser obtidos a partir de outro alótropo de carbono – grafite bombardeado com um feixe de laser no vácuo.
Grafeno – carbono bidimensional
Um dos mais recentes alótropos de carbono descobertos é o grafeno . É uma estrutura plana feita de átomos de carbono simples dispostos em forma de favos de mel. Por ter um átomo de espessura, é convencionalmente considerado um material bidimensional. O grafeno é um excelente condutor de calor e eletricidade. Suas maiores vantagens também incluem transparência e velocidade de fluxo de elétrons extremamente alta – ainda maior do que no silício. Além disso, o grafeno é extremamente duro e resistente ao alongamento. Essas propriedades significam que o grafeno pode substituir o silício na indústria eletrônica . Suas aplicações atuais e futuras incluem a produção de transistores de alta velocidade, telas sensíveis ao toque roláveis e módulos fotovoltaicos com baterias para armazenamento de energia. Assim como outros alótropos de carbono, o grafeno pode ser utilizado como carreador de medicamentos, matéria-prima para engenharia de tecidos e até mesmo como agente em terapia oncológica. O grafeno pode ser obtido de muitas maneiras diferentes. Atualmente, as mais utilizadas são a deposição química de vapor (CVD) e a decomposição térmica do carbeto de silício. O método original de destacar a camada de átomos de carbono com o uso de fita adesiva também é usado às vezes para fins de laboratório. 
Ciclocarbono
Uma variedade de carbono alotrópica ainda mais nova do que o grafeno é chamada de ciclocarbono . Forma um anel feito de 18 átomos de carbono. Existem ligações simples e triplas alternadas entre eles. Como o grafeno, o ciclocarbono tem apenas um átomo de espessura. No entanto, as primeiras estimativas mostram que é um semicondutor. Suas outras propriedades permanecem desconhecidas. Segundo os cientistas, será possível criar ciclocarbonos com diferentes números de átomos no anel. Seus usos potenciais incluem a miniaturização de dispositivos eletrônicos .
Outras variedades de carbono alotrópicas
O carbono, apesar de ser comum, continua sendo um dos elementos mais fascinantes. Pesquisas ainda estão sendo realizadas para melhor aproveitamento de suas propriedades. Variedades alotrópicas de carbono parecem particularmente promissoras a esse respeito. Um polímero interessante, até agora permanecendo na esfera de considerações hipotéticas, é o carbino . Este nome refere-se a uma cadeia feita de átomos de carbono com uma força potencial 40 vezes maior que a de um diamante. No entanto, esse material é tão instável que até agora foi produzido apenas dentro do nanotubo. Outra variedade alotrópica promissora de carbono é o chamado Q-carbono . Possui uma estrutura tridimensional na qual os átomos de carbono formam três ligantes. Suas prováveis aplicações incluem melhorar o armazenamento de energia em baterias de lítio. Além disso, também conhecemos a nanoespuma de carbono, uma estrutura cristalina porosa com propriedades magnéticas. O negro de fumo também é uma variedade alotrópica amorfa específica de carbono. O futuro mostrará como essas e outras estruturas exclusivas de carbono serão usadas. Há uma abundância do elemento no mundo, portanto, o desenvolvimento da tecnologia não deve ameaçar a estabilidade dos recursos ou o ambiente natural. De fato, há uma boa chance de que as variedades alotrópicas de carbono ajudem a gerenciar melhor a energia e a melhorar muitos processos industriais.
