Czucie węgla

Trzy z najczęstszych wylotów węgla

Co to są alotropy węglowe?

Słowo alotropowe odnosi się do różnych form molekularnych, w których można przedstawić element chemiczny. Dlatego alotropy węglowe są postaciami, naturalnymi lub nie, ponieważ można przedstawić czysty element węglowy.

Pomimo dokładnie tego samego składu, alotropy mogą mieć zupełnie inne właściwości.

Jest to szczególnie notoryczne w przypadku wolności węglowej. Jak zobaczymy później, jeden z szczelnych, diamentów, tworzy idealnie przezroczysty i niezwykle twardych kryształów, podczas gdy inne są miękkie i kruche.

Następnie opisane są wszystkie alotropy węgla, wraz z ich najwybitniejszymi właściwościami i ich zastosowaniami:

Diament

Mikroskopowa struktura diamentu i grafitu

Diament jest najbardziej stabilną formą węgla i jest jedną z dwóch najbardziej znanych odcinków tego elementu. Składa się z czworościennych atomów węgla z hybrydyzacją SP³ połączone za pomocą prostych wiązań kowalencyjnych C-C w trójwymiarowej sieci kowalencyjnej.

Ten wylot węglowy jest naturalnie lub może być wytwarzany przemysłowo z grafitu o wysokich ciśnieniach.

Nieruchomości

• Składa się z przezroczystej i bezbarwnej krystalicznej substancji stałej, którą można wypolerować z dużą jasnością.
• Jest to najtrudniejszy minerał znany przez człowieka. Oznacza to, że diament jest w stanie zarysować powierzchnię dowolnego innego materiału i można go porysować tylko innym diamentem.
• Jest to jeden z najdroższych naturalnych elementów na świecie.
• Jest to najlepszy znany przewodnik cieplny, z przewodnością cieplną między 1300 a 2300 W/m.K.
• Nie prowadzi energii elektrycznej.
• Ma bardzo niski współczynnik rozszerzalności cieplnej.
• Ma bardzo niski współczynnik tarcia.

Może ci służyć: wodór: historia, struktura, właściwości i zastosowania

Aplikacje

• Jego najbardziej znane codzienne użycie jest w biżuterii.
• Ze względu na swoją twardość jest doskonałym materiałem ściernym, dlatego jest dodawany do powierzchni instrumentów do cięcia i polerowania metali, skał itp.
• Ze względu na jego właściwości termiczne jest stosowane w produkcji rozpraszaczy ciepła.
• Jest stosowany w produkcji mikro łożysk o niskim tarciu.

Grafit

Jest to kolejny z najbardziej znanych wysiłków węgla. Jest to bardzo powszechny materiał, który ma strukturę utworzoną przez arkusze atomów węgla ułożonych na drugim.

Wszystkie atomy węgla w graficie mają hybrydyzację SP², Więc mają płaską strukturę trygonalną. Każdy węgiel jest powiązany z trzema innymi sąsiednimi węgliami tworzącymi heksagony podobne do benzenu, z systemem elektronów PI demokowanym na powierzchni każdego arkusza, co sprawia, że ​​grafit prowadzi energię elektryczną.

Nieruchomości

• Jest to solidny czarny materiał w temperaturze pokojowej.
• Jest to paliwo, więc możesz spalić w obecności tlenu.
• Grafit jest dobrym przewodnikiem elektrycznym.
• Ma wysoką temperaturę topnienia.
• To miękki materiał, który sprawia wrażenie śliskiego.
• Ma niski współczynnik tarcia.
• Jest to dobry przewodnik cieplny.

Aplikacje

• Jest często używany w produkcji ołówków do pisania lub rysowania.
• Jest często stosowany jako suchy smar.
• Ze względu na przewodność elektryczną i niską reaktywność chemiczną jest często stosowana w kontaktach elektrycznych w różnych urządzeniach elektronicznych.
• Jest stosowany w elektrodach do analizy chemicznej.

Grafen

Struktura grafenu

Grafen jest niczym więcej niż arkuszem izolowanego grafitu. Jest zdefiniowany jako kryształ dwukierunkowy i jest uzyskiwany przez oddzielenie warstw grafitowych. Grafen ma unikalne właściwości, które odróżniają go od grafitu, mimo że przypomina wiele struktury.

Może ci służyć: prawo piwa-lambe

Nieruchomości

• Wysoka przewodność elektryczna i termiczna.
• Jest to elastyczny i elastyczny materiał, ale jednocześnie z dużą twardością i oporem.
• Aby mieć pojedynczą grubość atomu węgla, jest to całkowicie przezroczysty materiał.
• Może wytwarzać energię elektryczną przez ekspozycję na światło słoneczne.

Aplikacje

• Elastyczne ekrany.
• Elastyczne obwody elektroniczne.
• Pokrycia przeciwkołupowe.
• Bardzo wydajne panele słoneczne.
• Systemy sekwencjonowania DNA.
• Wysoka precyzyjna biosensory.

Faceci lub nanokarbon

Chłopaki są zamkniętymi strukturami molekularnymi utworzonymi tylko przez atomy węgla, w których ustalenia są prezentowane w postaci pierścieni od 4 do 7 członków.

W zależności od ich wielkości i kształtu zwykle wyróżnia się kilka rodzajów facetów:

Buckminsterfullerane (c₆₀)

2d szkielet Buckminsterfulera

Ma to kształt jak kula bardzo podobna do piłki nożnej. Nazywa się to również Bucky Ball.

Nieruchomości

• Wysoka przewodność elektryczna i termiczna
• Wysoka odporność na napięcie.
• Tworzą bardzo plastyczny materiał.
• Są stosunkowo obojętne do reakcji chemicznych.

Aplikacje

• Antywirus
• Przeciwutleniacze
• Systemy podawania leków

Nanorurki węglowe

Struktura nanorurek węglowego, w którym wszystkie atomy węgla są zjednoczone razem za pomocą niezarodowych wiązań kowalencyjnych

Są one podstawą i początkiem nanotechnologii. Są to długie uderzenia o kształcie rurowym i są dziś jednym z najbardziej badanych materiałów według niezliczonych zastosowań ich unikalnych właściwości.

Nieruchomości

Mają te same podstawowe właściwości piłek bucky, ale po wydłużaniu są lepszymi sterowcami elektrycznymi w kierunku osiowym.

Aplikacje

• W produkcji nanokomponowanych materiałów o unikalnych właściwościach mechanicznych, termicznych i elektrycznych.
• Systemy elektroniki molekularnej.
• Biosensory o wysokiej czułości.
• Systemy magazynowania energii.

Może ci służyć: fosforan potasu (K3PO4): Struktura, właściwości, zastosowania

Grafenylen

Ten alotropowy ma dwuwymiarową strukturę szklaną bardzo podobną do grafenu, ale utworzona przez jednostki bifenilenowe z pierścieniami czterech członków przeplatanych między pierścieniami sześciu, zamiast zawierać tylko aranżacje sześciokątne.

Grafit aa '

To jest forma węgla odkryta w 2008 roku. Jest to specjalny rodzaj grafitu, który różni się tylko sposobem, w jaki arkusze grafitu są ułożone na drugim. Jest to metastabilna forma grafitowa, która może wyjaśnić tworzenie i właściwości niektórych nanorurek węglowych kilku warstw.

Grafenylen

Grafenylen to nowy niedawno odkryty węglowo. Składają się z dwuwymiarowej formy diamentu, która jest uzyskiwana przez ściskanie grafitu przy bardzo wysokim ciśnieniu. To powoduje połączenie arkuszy grafitowych, tworząc diament o zaledwie kilku grubych atomach węgla.

Amorficzny węgiel

Ogólnie składa się z mieszanki różnych form węgla w różnych proporcjach. Nanorurki mogą zawierać lub inne rodzaje facetów, grafitu itp. Występuje w naturalnych próbkach, takich jak minerał lub węgiel drzewny spowodowany pirolizą drewna.

Jest stosowany głównie jako paliwo w ogrzewaniu, wytwarzaniu energii lub gotowaniu żywności.

Szklisty węgiel

Jest to forma węgla uzyskana przez ogrzewanie niektórych prekursorów organicznych w wysokich temperaturach. Jest to bardzo odporny materiał w wysokich temperaturach i ataku chemicznym kwasem i tlenem. Jest również nieprzepuszczalny dla gazów.