allotropo è una variante di una sostanza composta di un solo tipo di atomo. Si tratta di una nuova configurazione molecolare, con nuove proprietà fisiche. Sostanze che hanno forme allotropiche sono carbonio, ossigeno, zolfo e fosforo. Allotropi di una data sostanza hanno spesso sostanziali differenze tra di loro. Per esempio, uno allotropo di carbonio, fullerene, è molte volte più forte e più leggero dell'acciaio. Un allotropo non deve essere confuso con fase , che è un cambiamento nel modo in cui le molecole si riferiscono a vicenda, non nel modo in cui i singoli atomi legame insieme.

In genere uno allotropo sarà molto più abbondante rispetto ad un altro. Ad esempio, il allotropo O2 di ossigeno è molto più abbondante rispetto al allotropo O3, ozono. Fosforo è disponibile in almeno 3 forme allotropiche; viola rosso, nero (o viola, o), bianco (o giallo). Rosso e al fosforo bianco sono i più comuni, i quali consistono in gruppi di quattro tetraedricamente disposti fosforo. Il regime tetraedrici in rosso fosforo sono legati in catene, mentre quelle al fosforo bianco sono separati. Fosforo nero è organizzato in 2-dimensional fogli esagonali, molto simile a grafite. White prosphorous reagisce immediatamente con l'aria, ossidanti e la produzione di anidride fosforica.

carbonio è la sostanza con il maggior numero di allotropi, con 8 scoperto finora. Possiede allotropi più radicalmente diverse l'una dall'altra, che vanno dal morbido al duro, da opaca a trasparente, abrasivo a liscio, poco costoso a costose. Questi includono il allotropi allotropo amorfo di carbonio, Nanoschiuma di carbonio, nanotubi di carbonio, il allotropo diamante, fullerene allotropo, grafite, Lonsdaleite, e allotropo ceraphite. Carbone e fuliggine sono entrambi entrambe le forme di carbonio amorfo, una delle più comuni forme allotropiche del carbonio. Diamond è un allotropo in cui gli atomi sono collegate in un network 3-D cristallina di legami covalenti carbonio. Diamond, naturalmente, è al tempo stesso molto costoso, raro, e forte. Fullereni di carbonio sono tra i più forti e materiali più leggeri conosciuto. Nanoschiuma di carbonio ha una densità estremamente bassa, solo un paio di volte più pesante dell'aria.

Di tutti gli elementi che presentano proprietà allotropiche, il carbonio è di gran lunga il più vario e interessante. In realtà, allotropi nuovo per gli atomi di carbonio sono state proposte, con allotropi estremamente ad alta resistenza /rapporti di peso, ma sintetizzarli richiede tecniche non ancora tecnologicamente accessibile.