Kimyasal olarak allotropi bir çok değişik fiziksel halde bulunma özelliğine verilen bir isimdir. Örnek olarak Oksijen, Karbon, Kükürt, Fosfor gibi bir çok elementin farklı yapıları vardır. Piyasada beyaz fosfor,kırmızı fosfor vb. duyulmaktadır. Aynı şekilde Oksijen ve Ozon un katı, sıvı ve gaz olarak üç hali mevcuttur.
Bu değişik yapılar için elementlerin “allotropik halleri” denir. Allotropi yapısal bir olaydır.
Allotropi nin temel özelliklerinden biri olarak dönüşümler bir türden başka bir türe farklı yöntemler kullanılmak sureti ile sağlanabilir. Örneğin kırmızı fosfora geçmek için, beyaz fosforu ısıtmak yeterlidir. Ancak ters yönde dönüşüm için buhar evresinden geçiş gerekir.
Ozondan Oksijen e geçiş içinde ısıtma yöntemi uygulamak gereklidir.Fakat ters yönde dönüşümü sağlamak için güçlü bir elektrik alanı veya elektrik boşalımı lazımdır.
Elmastaki her karbon atomu, dört adet diğer karbon atomuna bağlanmak sureti ile üç boyutlu katı bir yapıyı meydana getirir.
Grafitte ise durum şöyledir: Karbon atomları, üst üste yığılmış geniş, yassı levhalar oluşturacak şekilde iki boyutlu düzlemde birbirlerine bağlanırlar. Bu levhalar birbirlerinin üstünden kolaylıkla kayar ki grafitin iyi bir yağlayıcı olma özelliği de bundan meydana gelmektedir. İnce atom levhaları grafitten ayrılarak kağıdın üzerinde birikirler. Grafitin kağıt üzerinde iz bırakma sebebi de budur.
Karbonun ayrıca altıgen elmas gibi doğal, camsı karbon, fullerenler, kümelenmiş elmas nano çubukları, karbon nano köpüğü, doğrusal asetilenik karbon (LAC- Lineer Asetilenic Carbon) gibi yapay allotropları da mevcuttur. Karbonun kömür gibi belirgin, kendilerine özgü bir yapısı ya da biçimi olmayan allotropuna amorf karbon denir.
Belirli bir sıcaklıkta billur kafesini değiştiren metaller de allotrop metaller şeklinde adlandırılır.
Demir allotrop metallerden biridir. 912 °C a kadar hacim merkezli küp şeklindeki yapısını korur. Bu sıcaklıktan sonra yüzey merkezli küp yapısına dönüşür. Isıtma devam edildiği takdirde 1394°C ‘ larda tekrar hacim merkezli küp yapısına döner. 1538°C da ergir.
Soğurken de aynı dönüşümleri tersine izler.
Çelik de durum farklıdır ki onda karbon oranı ile dönüşüm sıcaklıkları değişir.
Allotropik alaşımların özellikleri nelerdir?
• Soğuma esnasında sertlik kazanırlar
• Su verilebilirler
• Kaynak sırasında sertleşebilirler
Bu nedenle ısıl işlemle gerilim giderme, sadece allotrop metal ve alaşımların kaynağında gereklidir.
Ferritik çelikler allotrop iken, östenitik çelikler allotrop değildir.
