Karbon Alotropes

Tiga daripada alotrop karbon yang paling biasa

Apa itu alotrop karbon?

Kata alotropik merujuk kepada bentuk molekul yang berbeza di mana elemen kimia dapat dibentangkan. Oleh itu, alotrop karbon adalah semua bentuk, semula jadi atau tidak, kerana elemen karbon tulen dapat dibentangkan.

Walaupun mempunyai komposisi yang sama, alotropes boleh mempunyai sifat yang sama sekali berbeza.

Ini amat terkenal dalam kes alotrop karbon. Seperti yang akan kita lihat kemudian, salah satu daripada Alotropes, berlian, membentuk kristal yang sangat telus dan sangat keras, sementara yang lain adalah bahan yang lembut dan rapuh.

Seterusnya, semua alotrop karbon diterangkan setakat ini, bersama dengan sifat -sifat yang paling cemerlang dan aplikasi mereka:

Berlian

Struktur mikroskopik berlian dan grafit

Berlian adalah bentuk karbon yang paling stabil dan merupakan salah satu daripada dua alotrop yang paling terkenal dari elemen itu. Ia terdiri daripada atom karbon tetrahedral dengan hibridisasi SP³ Dihubungkan dengan cara ikatan kovalen C-C sederhana dalam rangkaian kovalen tiga dimensi.

Alotrope karbon ini secara semulajadi atau boleh dihasilkan secara industri dari grafit dengan tekanan tinggi.

Sifat

• Ia terdiri daripada pepejal kristal yang telus dan tidak berwarna yang boleh digilap pada kecerahan yang tinggi.
• Ia adalah mineral paling sukar yang dikenali oleh lelaki. Ini bermaksud bahawa berlian dapat menggaru permukaan bahan lain dan hanya boleh digores dengan berlian lain.
• Ia adalah salah satu elemen semula jadi yang paling mahal di dunia.
• Ia adalah konduktor terma terbaik yang diketahui, dengan kekonduksian terma antara 1300 dan 2300 w/m.K.
• Tidak menjalankan elektrik.
• Ia mempunyai pekali pengembangan terma yang sangat rendah.
• Ia mempunyai pekali geseran yang sangat rendah.

Boleh melayani anda: hidrogen: sejarah, struktur, sifat dan kegunaan

Aplikasi

• Penggunaan harian yang paling terkenal adalah dalam perhiasan.
• Kerana kekerasannya ia adalah bahan kasar yang sangat baik, jadi ia ditambah ke permukaan alat pemotongan dan penggilap logam, batu, dll.
• Oleh kerana sifat terma ia digunakan dalam pembuatan penyalahgunaan haba.
• Ia digunakan dalam pembuatan galas mikro geseran yang rendah.

Grafit

Ini adalah salah satu daripada alotrop karbon yang paling terkenal. Ia adalah bahan yang sangat biasa yang mempunyai struktur yang dibentuk oleh lembaran atom karbon yang ditumpuk di atas yang lain.

Semua atom karbon dalam grafit mempunyai hibridisasi SP², Jadi mereka mempunyai struktur trigonal rata. Setiap karbon dikaitkan dengan tiga karbon jiran lain yang membentuk heksagon yang serupa dengan benzena, dengan sistem elektron PI yang diturunkan di permukaan setiap lembaran, yang menjadikan grafit menjalankan elektrik.

Sifat

• Ia adalah bahan hitam pepejal pada suhu bilik.
• Ia adalah bahan bakar, jadi anda boleh membakar dengan kehadiran oksigen.
• Grafit adalah konduktor elektrik yang baik.
• Ia mempunyai titik lebur yang tinggi.
• Ia adalah bahan lembut yang memberikan kesan licin.
• Ia mempunyai pekali geseran yang rendah.
• Ia adalah konduktor terma yang baik.

Aplikasi

• Ia sering digunakan dalam pembuatan pensil untuk menulis atau melukis.
• Ia sering digunakan sebagai pelincir kering.
• Oleh kerana kekonduksian elektriknya dan kereaktifan kimia yang rendah, ia sering digunakan dalam hubungan elektrik dalam peranti elektronik yang berbeza.
• Ia digunakan dalam elektrod untuk analisis kimia.

Graphene

Struktur graphene

Graphene tidak lebih daripada sekeping grafit terpencil. Ia ditakrifkan sebagai kristal dua dimensi, dan diperoleh dengan memisahkan lapisan grafit dengan pita pelekat. Graphene mempunyai sifat unik yang membezakannya dari grafit, walaupun menyerupai banyak struktur.

Boleh melayani anda: Undang-undang bir-lambe

Sifat

• Kekonduksian elektrik dan terma yang tinggi.
• Ia adalah bahan elastik dan fleksibel, tetapi pada masa yang sama dengan kekerasan dan rintangan yang tinggi.
• Kerana mempunyai ketebalan atom karbon tunggal, ia adalah bahan yang benar -benar telus.
• Ia dapat menjana elektrik dengan pendedahan kepada cahaya matahari.

Aplikasi

• Skrin fleksibel.
• Litar elektronik yang fleksibel.
• Penutup antikorrosif.
• Panel solar yang sangat cekap.
• Sistem penjujukan DNA.
• Biosensor ketepatan tinggi.

Lelaki atau nanokarbon

Lelaki itu ditutup struktur molekul yang dibentuk hanya oleh atom karbon di mana pengaturan dibentangkan dalam bentuk cincin 4 hingga 7 ahli.

Bergantung pada saiz dan bentuk mereka, beberapa jenis lelaki biasanya dibezakan:

Buckminsterfulerane (c₆₀)

2d Buckminsterfulera Skeleton

Ini berbentuk seperti sfera yang sangat mirip dengan bola sepak. Ia juga dipanggil Ball Ball.

Sifat

• Kekonduksian elektrik dan terma yang tinggi
• Rintangan ketegangan yang tinggi.
• Mereka membentuk bahan mulur.
• Mereka agak tidak aktif dengan tindak balas kimia.

Aplikasi

• Antivirals
• Antioksidan
• Sistem Pentadbiran Dadah

Nanotube karbon

Struktur nanotubus karbon di mana semua atom karbon bersatu bersama dengan cara ikatan kovalen bukan -polar

Ini membentuk pangkalan dan permulaan nanoteknologi. Mereka adalah strok panjang dengan bentuk tiub dan merupakan salah satu bahan yang paling dikaji hari ini dengan aplikasi yang tidak terkira banyaknya sifat unik mereka.

Sifat

Mereka mempunyai sifat asas bola yang sama, tetapi apabila memanjang, mereka adalah pemandu elektrik yang lebih baik dalam arah paksi.

Aplikasi

• Dalam pembuatan bahan nanocomposed dengan sifat mekanikal, terma dan elektrik yang unik.
• Sistem Elektronik Molekul.
• Biosensor kepekaan yang tinggi.
• Sistem Penyimpanan Tenaga.

Boleh melayani anda: kalium fosfat (k3po4): struktur, sifat, kegunaan

Graphenylene

Alotropik ini mempunyai struktur kaca dua dimensi yang sangat mirip dengan graphene, tetapi dibentuk oleh unit biphenilene dengan cincin empat anggota yang diselingi antara cincin enam, bukan hanya mengandungi pengaturan heksagon.

Grafit aa '

Ini adalah bentuk karbon yang ditemui pada tahun 2008. Ia adalah jenis grafit khas yang berbeza hanya dengan cara lembaran grafit disusun di atas yang lain. Ia adalah bentuk grafit metastable yang dapat menjelaskan pembentukan dan sifat beberapa nanotube karbon beberapa lapisan.

Graphenylene

Graphenylene adalah karbonotropik baru yang baru ditemui. Mereka terdiri daripada bentuk berlian dua dimensi yang diperolehi dengan memampatkan grafit pada tekanan yang sangat tinggi. Ini menyebabkan lembaran grafit dihubungkan antara satu sama lain, membentuk berlian hanya beberapa atom karbon tebal.

Karbon amorf

Ia secara amnya terdiri daripada campuran pelbagai bentuk karbon dalam perkadaran yang berbeza. Nanotube boleh mengandungi atau jenis lelaki, grafit, dll. Ia terdapat dalam sampel semula jadi seperti mineral atau arang yang disebabkan oleh pirolisis kayu.

Ia digunakan terutamanya sebagai bahan bakar dalam pemanasan, penjanaan tenaga atau memasak makanan.

Karbon vitreous

Ia adalah bentuk karbon yang diperoleh dengan memanaskan beberapa prekursor organik pada suhu tinggi. Ia adalah bahan yang sangat tahan pada suhu tinggi dan serangan kimia oleh asid dan oksigen. Ia juga tidak dapat ditembusi gas.