Algunos elementos químicos son capaces de ordenar sus átomos de distinta forma manteniendo el mismo estado de agregación (sólido, líquido o gas). Esta propiedad se conoce como ‘alotropía’ y cada uno de los ordenamientos posibles resultantes es una  ‘forma alotrópica’.

Las distintas formas alotrópicas se producen porque electrones de la última capa del elemento se pueden situar en distintos orbitales.  Esto permite que se puedan formar enlaces compartiendo distinto número de electrones, lo que implica la formación de estructuras diferentes.  De hecho, la palabra ‘alotropía’ viene del griego y significa ‘otras formas’.

Algunos ejemplos de elementos con formas alotrópicas son: el oxígeno, puede formar moléculas con 2 (oxígeno molecular) o 3 átomos (ozono). El carbono, que en estado sólido, puede adoptar muchas formas alotrópicas, siendo las más comunes el diamante (red tridimensional) y el grafito (láminas), aunque también puede formar nanoestructuras en forma de balón de fútbol (fullerenos) o tubos diminutos (nanotubos de carbono), entre otras posibilidades. Recientemente se está trabajando con el grafeno (monocapa de grafito) ya que presenta propiedades muy interesantes Otros elementos con formas alotrópicas, principalmente en estado sólido, son el azufre, el fósforo, el silicio o el hierro.

A pesar de estar formados por átomos del mismo elemento, cada forma alotrópica manifiesta  propiedades que pueden ser muy diferentes. Por ejemplo, en el caso del carbono, el grafito conduce muy bien la electricidad y es de color negro, mientras que el diamante es transparente y es un aislante eléctrico.