Alotropy

Tri z najbežnejších uhlíkových alotropov

Čo sú uhlíkové alotropy?

Alotropické slovo sa týka rôznych molekulárnych foriem, v ktorých je možné prezentovať chemický prvok. Preto sú uhlíkové alotropy všetky formy, prírodné alebo nie, pretože je možné prezentovať čistého uhlíka.

Napriek tomu, že má presne rovnaké zloženie, alotropy môžu mať úplne odlišné vlastnosti.

To je obzvlášť známe v prípade uhlíkových alotropov. Ako uvidíme neskôr, jedna z alotropov, diamant, tvorí dokonale priehľadné a neuveriteľne tvrdé kryštály, zatiaľ čo iné sú mäkké a krehké látky.

Ďalej sú doteraz opísané všetky uhlíkové alotropy spolu s ich najvýznamnejšími vlastnosťami a ich aplikáciami:

diamant

Mikroskopická štruktúra diamantu a grafitu

Diamant je najstabilnejšia forma uhlíka a je jedným z dvoch najznámejších alotropov tohto prvku. Skladá sa z tetraedrálnych atómov uhlíka s hybridizáciou SP³ spojené pomocou jednoduchých kovalentných väzieb C-C v trojrozmernej kovalentnej sieti.

Tento uhlík je prirodzene alebo môže byť vyrábaný priemyselne z grafitu s vysokými tlakmi.

Vlastnosti

• Skladá sa z priehľadnej a bezfarebnej kryštalickej tuhej látky, ktorú je možné leštebať pri vysokom jasu.
• Je to najťažší minerál známy človekom. To znamená, že diamant je schopný poškriabať povrch akéhokoľvek iného materiálu a je možné ho poškriabať iba iným diamantom.
• Je to jeden z najdrahších prírodných prvkov na svete.
• Je to najlepší tepelný vodič, ktorý je známy s tepelnou vodivosťou medzi 1300 a 2300 w/m.Klimatizovať.
• Nevykonáva elektrinu.
• Má veľmi nízky koeficient tepelnej expanzie.
• Má veľmi nízky koeficient trenia.

Môže vám slúžiť: Vodík: História, štruktúra, vlastnosti a použitia

Žiadosti

• Jeho najznámejšie každodenné použitie je v šperkoch.
• Kvôli svojej tvrdosti je to vynikajúci abrazívny materiál, takže sa pridáva na povrch rezania a leštiacich nástrojov kovov, hornín atď.
• Vďaka svojim tepelným vlastnostiam sa používa pri výrobe rozptyľovačov tepla.
• Používa sa pri výrobe mikro ložísk s nízkym trením.

Grafit

Je to ďalší z najznámejších uhlíkových alotropov. Je to veľmi častý materiál, ktorý má štruktúru tvorenú listami atómov uhlíka naskladaných na druhej strane.

Všetky atómy uhlíka v grafite majú hybridizáciu SP², Takže majú plochú trigonálnu štruktúru. Každý uhlík je spojený s tromi ďalšími susednými uhlíkmi tvoriacimi šesťuholníky podobné benzénu, pričom elektrónový systém je demokovaný na povrchu každého listu, čo spôsobuje, že grafitové vedenie elektriny vykonávajú elektrinu.

Vlastnosti

• Je to pevný čierny materiál pri izbovej teplote.
• Je to palivo, takže môžete horieť v prítomnosti kyslíka.
• Grafit je dobrý elektrický vodič.
• Má vysoký bod topenia.
• Je to mäkký materiál, ktorý vyvoláva dojem, že je klzký.
• Má nízky koeficient trenia.
• Je to dobrý tepelný vodič.

Žiadosti

• Často sa používa pri výrobe ceruziek na písanie alebo na kreslenie.
• Často sa používa ako suché mazivo.
• Vďaka svojej elektrickej vodivosti a nízkej chemickej reaktivite sa často používa v elektrických kontaktoch v rôznych elektronických zariadeniach.
• Používa sa v elektródach na chemickú analýzu.

Grafén

Grafén

Grafén nie je nič iné ako list izolovaného grafitu. Je definovaný ako dvojrozmerný kryštál a získa sa oddelením grafitových vrstiev pomocou lepiacej pásky. Graphene má jedinečné vlastnosti, ktoré ho odlišujú od grafitu, napriek tomu, že sa podobá štruktúre veľa.

Môže vám slúžiť: zákon o pive-lambe

Vlastnosti

• Vysoká elektrická a tepelná vodivosť.
• Je to elastický a flexibilný materiál, ale zároveň s vysokou tvrdosťou a odporom.
• Pre jednu hrúbku atómu uhlíka je to úplne priehľadný materiál.
• Môže vyrábať elektrinu vystavením slnečnému žiareniu.

Žiadosti

• Flexibilné obrazovky.
• Flexibilné elektronické obvody.
• Protichodné pokrytie.
• Veľmi efektívne solárne panely.
• Sekvencovanie DNA.
• Biosenzory s vysokým presnosťou.

Chlapci alebo nanokarbón

Chlapci sú uzavreté molekulárne štruktúry tvorené iba atómami uhlíka, v ktorých sú usporiadanie prezentované vo forme krúžkov 4 až 7 členov.

V závislosti od ich veľkosti a tvaru sa zvyčajne odlišuje niekoľko typov ľudí:

Buckminsterfulterane (C₆₀)

2d Buckminsterfulera kostra

Toto je v tvare gule veľmi podobné futbalovému loptičke. Nazýva sa to tiež Bucky Ball.

Vlastnosti

• Vysoká elektrická a tepelná vodivosť
• Odpor.
• Tvoria veľmi ťažký materiál.
• Sú relatívne inertné na chemické reakcie.

Žiadosti

• Antivírus
• Antioxidanty
• Systémy na správu liekov

Nanotrubice

Štruktúra uhlíkového nanotubusu, v ktorom sú všetky atómy uhlíka spojené spolu pomocou nepolárnych kovalentných väzieb

Tieto tvoria základňu a začiatok nanotechnológie. Sú to dlhé ťahy s tubulárnym tvarom a sú jedným z najviac študovaných materiálov, ktoré sú dnes v súčasnosti z nespočetných aplikácií ich jedinečných vlastností.

Vlastnosti

Majú rovnaké základné vlastnosti Bucky Balls, ale keď sú predĺžené, sú to lepší ovládač elektriny v axiálnom smere.

Žiadosti

• Pri výrobe nanokomonovaných materiálov s jedinečnými mechanickými, tepelnými a elektrickými vlastnosťami.
• Molekulárne elektronické systémy.
• Biosenzory s vysokou citlivosťou.
• Systémy na uchovávanie energie.

Môže vám slúžiť: fosforečnan draselný (K3PO4): Štruktúra, vlastnosti, použitia

Grafenylén

Tento alotropický má dvojrozmernú sklenenú štruktúru veľmi podobnú grafénu, ale tvorená jednotkami bifenilénov s krúžkami štyroch členov, ktoré sa rozprestierali medzi šiestimi kruhmi, namiesto toho, aby obsahovali iba šesťuholníkové usporiadania.

Grafit aa '

Toto je uhlíková forma objavená v roku 2008. Je to špeciálny typ grafitu, ktorý sa líši iba v spôsobe, akým sú grafitové listy naskladané na vrchol druhého. Je to metastabilný grafitový formu.

Grafenylén

Grafenylén je nový nedávno objavený uhlíkom. Pozostávajú z dvojrozmernej diamantovej formy, ktorá sa získa komprimovaním grafitu pri veľmi vysokých tlakoch. To spôsobuje, že sa navzájom spoja grafitové listy, ktoré tvoria diamant iba niekoľkých hustých atómov uhlíka.

Amorfný uhlík

Spravidla sa skladá zo zmesi rôznych foriem uhlíka v rôznych rozmeroch. Nanotrubice môžu obsahovať alebo iné typy chlapcov, grafite atď. Nachádza sa v prírodných vzorkách, ako je minerálne alebo drevené uhlie spôsobené pyrolýzou dreva.

Používa sa hlavne ako palivo na vykurovanie, výrobu energie alebo varenie potravín.

Sklovec

Je to uhlíková forma získaná zahrievaním niektorých organických prekurzorov pri vysokých teplotách. Je to veľmi odolný materiál pri vysokých teplotách a chemický útok kyselinou a kyslíkom. Je tiež nepriepustný pre plyny.