Hiilialotrooppit

Kolme yleisintä hiilialotroopea

Mitä on hiilialotrooppeja?

Alotrooppinen sana viittaa erilaisiin molekyylimuodoihin, joissa kemiallinen elementti voidaan esittää. Siksi hiilialotrooppit ovat kaikki muotoja, luonnollisia vai eivät, koska puhdas hiili -elementti voidaan esittää.

Huolimatta siitä, että niillä on tarkalleen sama koostumus, alotroopilla voi olla täysin erilaisia ​​ominaisuuksia.

Tämä on erityisen pahamaineista hiilialotropien tapauksessa. Kuten myöhemmin näemme, yksi alotrooppista, timantti, muodostuvat täydellisesti läpinäkyviksi ja uskomattoman kovat kiteet, kun taas toiset ovat pehmeitä ja hauraita aineita.

Seuraavaksi kaikki hiili -alotropit kuvataan toistaiseksi, niiden merkittävimpien ominaisuuksien ja niiden sovellusten kanssa:

Timantti

Timantin ja grafiitin mikroskooppinen rakenne

Timantti on hiilen vakain muoto ja se on yksi kyseisen elementin tunnetuimmista alotrooppeista. Se koostuu tetraedrisista hiiliatomeista SP -hybridisaatiolla³ Yhdessä yksinkertaisten C-C-kovalenttisten sidosten avulla kolmiulotteisessa kovalenttisessa verkossa.

Tämä hiili -alotroope.

Ominaisuudet

• Se koostuu läpinäkyvästä ja värittömästä kiteisestä kiinteästä aineesta, joka voidaan kiillottaa suurella kirkkaudella.
• Se on ihmisen tunnetuin mineraali. Tämä tarkoittaa, että timantti pystyy naarmuttamaan minkä tahansa muun materiaalin pintaa ja voidaan naarmuttaa vain toisella timantilla.
• Se on yksi maailman kalleimmista luonnollisista elementeistä.
• Se on paras lämpöjohdin, joka tunnetaan, lämmönjohtavuus välillä 1300 - 2300 W/M.K -k -.
• Ei johda sähköä.
• Sillä on erittäin alhainen lämmön laajennuskerroin.
• Sillä on erittäin matala kitkakerroin.

Voi palvella sinua: vety: historia, rakenne, ominaisuudet ja käytöt

Sovellukset

• Sen tunnetuin päivittäinen käyttö on koruissa.
• Kovuuden vuoksi se on erinomainen hankaava materiaali, joten se lisätään metallien, kivien jne. Leikkaus- ja kiillotusinstrumenttien pintaan, jne.
• Lämpöominaisuuksiensa vuoksi sitä käytetään lämmönpoistojen valmistuksessa.
• Sitä käytetään alhaisten kitkamikrolaakereiden valmistuksessa.

Grafiitti

Se on toinen tunnetuimmista hiilialotrooppeista. Se on hyvin yleinen materiaali, jolla on rakenne, joka muodostuu hiiliatomien arkeista, jotka on pinottu toisen päälle.

Kaikilla grafiitin hiiliatomeilla on SP -hybridisaatio², Joten heillä on tasainen trigonaalinen rakenne. Jokainen hiili on kytketty kolmeen muuhun naapurimuotoiseen hiilihiiliin, jotka muodostavat heksagonit, jotka ovat samanlaisia ​​kuin bentseeniä, kun kunkin arkin pinnalla sijaitseva elektronijärjestelmä PI on grafiitti johtanut sähköä.

Ominaisuudet

• Se on kiinteä musta materiaali huoneenlämpötilassa.
• Se on polttoainetta, joten voit polttaa hapen läsnä ollessa.
• Grafiitti on hyvä sähköjohdin.
• Sillä on korkea sulamispiste.
• Se on pehmeä materiaali, joka antaa vaikutelman liukasta.
• Sillä on matala kitkakerroin.
• Se on hyvä lämpö kapellimestari.

Sovellukset

• Sitä käytetään usein lyijykynien valmistuksessa kirjoittamiseen tai piirtämiseen.
• Sitä käytetään usein kuivana voiteluaineena.
• Sähkönjohtavuuden ja alhaisen kemiallisen reaktiivisuuden vuoksi sitä käytetään usein sähkökontakteissa eri elektronisissa laitteissa.
• Sitä käytetään elektrodeissa kemialliseen analyysiin.

Grafeeni

Grafeenirakenne

Grafeeni ei ole muuta kuin eristetyn grafiitin arkki. Se on määritelty kahden dimensionaaliseksi kideksi, ja se saadaan erottamalla grafiittikerrokset liimanauhalla. Grafeenilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka erottavat sen grafiitista, huolimatta siitä, että se muistuttaa paljon rakennetta.

Voi tarjoilla sinut: Beer-Lamben laki

Ominaisuudet

• Korkea sähkö- ja lämmönjohtavuus.
• Se on joustava ja joustava materiaali, mutta samalla korkea kovuus ja vastustuskyky.
• Yhden hiiliatomin paksuuden vuoksi se on täysin läpinäkyvä materiaali.
• Se voi tuottaa sähköä altistuksella auringonvalolle.

Sovellukset

• Joustavat näytöt.
• Joustavat elektroniset piirit.
• Antikorroosivit.
• Erittäin tehokkaat aurinkopaneelit.
• DNA -sekvensointijärjestelmät.
• Erittäin tarkkuusbiosensorit.

Kaverit tai nanohiili

Kaverit ovat suljettuja molekyylirakenteita, jotka muodostuvat vain hiiliatomeista, joissa järjestelyt esitetään 4–7 jäsenen renkaiden muodossa.

Niiden koosta ja muodosta riippuen, monen tyyppiset kaverit ovat yleensä erottuvia:

Buckminsterfulerane (c_{60 60}-A

2d Buckminsterfulera -luuranko

Tämä on muotoiltu pallo, joka on hyvin samanlainen kuin jalkapallopallo. Sitä kutsutaan myös Bucky -palloksi.

Ominaisuudet

• Korkea sähkö- ja lämmönjohtavuus
• Suuren jännityskestävyys.
• Ne muodostavat erittäin taipuisan materiaalin.
• Ne ovat suhteellisen inerttejä kemiallisiin reaktioihin.

Sovellukset

• Viruksentorjunta
• Antioksidantit
• Lääkevirastojärjestelmät

Hiilinanoputket

Hiilinanopubuksen rakenne, jossa kaikki hiiliatomit yhdistyvät yhdessä ei -polaaristen kovalenttisten sidosten avulla

Nämä muodostavat nanoteknologian perustan ja alkamisen. Ne ovat pitkiä aivohalvauksia, joilla on putkimainen muoto ja ovat yksi nykyään tutkituimmista materiaaleista niiden ainutlaatuisten ominaisuuksien lukemattomien sovellusten avulla.

Ominaisuudet

Niillä on samat Bucky -pallojen perusominaisuudet, mutta pitkänomainen ne ovat parempia sähkönkuljettajia aksiaalisuunnassa.

Sovellukset

• Nanokomponoitujen materiaalien valmistuksessa ainutlaatuisilla mekaanisilla, lämpö- ja sähköominaisuuksilla.
• Molekyylielektroniikkajärjestelmät.
• Korkea herkkyysbiosensorit.
• Energian varastointijärjestelmät.

Voi palvella sinua: kaliumfosfaatti (K3PO4): rakenne, ominaisuudet, käyttötarkoitukset

Grafenyleeni

Tällä alotrooppisella on kaksisuuntainen lasirakenne, joka on hyvin samanlainen kuin grafeeni, mutta muodostuu bifenileeniyksiköt, joiden renkaat ovat neljän jäsenen renkaat kuuden renkaiden välillä, sen sijaan, että sisältäisivät vain kuusikulmaisia ​​järjestelyjä.

Grafiitti aa '

Tämä on hiilimuoto, joka löydettiin vuonna 2008. Se on erityinen grafiittityyppi, joka eroaa vain tapaan, jolla grafiittiarkit on pinottu toisen päälle. Se on metastable grafiittimuoto, joka selittää useiden kerrosten joidenkin hiilinanoputkien muodostumisen ja ominaisuudet.

Grafenyleeni

Grafenyleeni on uusi äskettäin löydetty karbonotrooppinen. Ne koostuvat kaksisuuntaisesta timanttimuodosta, joka saadaan pakattamalla grafiitti erittäin korkeilla paineilla. Tämä saa grafiittiarkit linkittämään toisiinsa, muodostaen timantin vain muutaman paksun hiiliatomiin.

Amorfinen hiili

Se koostuu yleensä sekoituksesta eri hiilen muodoista eri mittasuhteissa. Nanoputket voivat sisältää tai muun tyyppisiä kavereita, grafiittia jne. Sitä löytyy luonnollisista näytteistä, kuten puuhyllyysistä aiheuttamasta mineraalista tai hiilestä.

Sitä käytetään pääasiassa polttoaineena lämmityksessä, energiantuotannossa tai ruoan ruoanlaitossa.

Lasimainen hiili

Se on hiilimuoto, joka on saatu lämmittämällä joitain orgaanisia esiasteita korkeissa lämpötiloissa. Se on erittäin kestävä materiaali korkeissa lämpötiloissa ja kemiallisessa hyökkäyksessä hapolla ja hapella. Se on myös kaasulle läpäisemätön.