Kolalotroper

Tre av de vanligaste kolaloterna

Vad är kolalotroper?

Det alotropiska ordet hänvisar till de olika molekylära formerna där ett kemiskt element kan presenteras. Därför är kolalotroper alla former, naturliga eller inte, eftersom det rena kolelementet kan presenteras.

Trots att de har exakt samma komposition kan alotroper ha helt olika egenskaper.

Detta är särskilt ökänt när det gäller kolalotroper. Som vi kommer att se senare bildar en av alotroperna, diamanten, perfekt transparenta och otroligt hårda kristaller, medan andra är mjuka och spröda ämnen.

Därefter beskrivs alla kolalotroper hittills, tillsammans med deras mest framstående egenskaper och deras tillämpningar:

Diamant

Mikroskopisk struktur av diamant och grafit

Diamanten är den mest stabila formen av kol och är en av de två mest kända alotroperna i det elementet. Det består av tetraedrala kolatomer med SP -hybridisering³ Länkad med enkla C-C-kovalenta bindningar i ett tredimensionellt kovalent nätverk.

Denna kolalotrop är naturligt eller kan tillverkas industriellt från grafit med högt tryck.

Egenskaper

• Den består av ett transparent och färglöst kristallint fast ämne som kan poleras med hög ljusstyrka.
• Det är det svåraste mineralet som man har känt. Detta innebär att en diamant kan repa ytan på annat material och bara kan repas med en annan diamant.
• Det är ett av de dyraste naturliga elementen i världen.
• Det är den bästa värmeledaren som är känd, med en värmeledningsförmåga mellan 1300 och 2300 W/m.K.
• Leder inte el.
• Den har en mycket låg värmeutvidgningskoefficient.
• Den har en mycket låg friktionskoefficient.

Kan tjäna dig: väte: historia, struktur, egenskaper och användningar

Ansökningar

• Dess mest kända dagliga användning är i smycken.
• På grund av dess hårdhet är det ett utmärkt slipmaterial, så det läggs till ytan av skärning och poleringsinstrument för metaller, stenar, etc.
• På grund av dess termiska egenskaper används den vid tillverkning av värmeförstärkare.
• Det används vid tillverkning av mikrolager med låg friktion.

Grafit

Det är en annan av de mest kända kolalotroperna. Det är ett mycket vanligt material som har en struktur som bildas av ark av kolatomer staplade ovanpå den andra.

Alla kolatomer i grafit har SP -hybridisering², Så de har en platt trigonal struktur. Varje kol är kopplat till tre andra angränsande kol som bildar hexagoner som liknar bensen, med ett elektronsystem Pi som demoneras på ytan på varje ark, vilket gör att grafiten genomför elektricitet.

Egenskaper

• Det är ett fast svart material vid rumstemperatur.
• Det är bränsle, så att du kan bränna i närvaro av syre.
• Grafit är en bra elektrisk ledare.
• Den har en hög smältpunkt.
• Det är ett mjukt material som ger intrycket av att vara hala.
• Den har en låg friktionskoefficient.
• Det är en bra värmeledare.

Ansökningar

• Det används ofta vid tillverkning av pennor för att skriva eller för att rita.
• Det används ofta som torrt smörjmedel.
• På grund av dess elektriska konduktivitet och låg kemisk reaktivitet används den ofta i elektriska kontakter i olika elektroniska enheter.
• Det används i elektroder för kemisk analys.

Grafen

Grafenstruktur

Grafen är inget annat än ett ark med isolerad grafit. Det definieras som en tvådimensionell kristall, och den erhålls genom att separera grafitlagren med självhäftande tejp. Grafen har unika egenskaper som skiljer den från grafit, trots att de liknar mycket i struktur.

Kan tjäna dig: öl-lambe lag

Egenskaper

• Hög elektrisk och värmeledningsförmåga.
• Det är ett elastiskt och flexibelt material, men samtidigt med hög hårdhet och motstånd.
• För att ha en enda kolatomtjocklek är det ett helt transparent material.
• Det kan generera el genom exponering för solljus.

Ansökningar

• Flexibla skärmar.
• Flexibla elektroniska kretsar.
• Antikorrosiva beläggningar.
• Mycket effektiva solpaneler.
• DNA -sekvenseringssystem.
• Biosensorer med hög precision.

Killar eller nanokarbon

Killarna är stängda molekylstrukturer som endast bildas av kolatomer där arrangemang presenteras i form av ringar på 4 till 7 medlemmar.

Beroende på deras storlek och form skiljer sig flera typer av killar vanligtvis:

Buckminsterfulerane (c₆₀)

2d Buckminsterfulera skelett

Detta är format som en sfär mycket lik en fotboll. Det kallas också Bucky Ball.

Egenskaper

• Hög elektrisk och värmeledningsförmåga
• Högspänningsmotstånd.
• De bildar ett mycket duktilt material.
• De är relativt inerta mot kemiska reaktioner.

Ansökningar

• Antiviral
• Antioxidanter
• Narkotikasystem

Kolnanorör

Struktur av en kolananotubus där alla kolatomer förenas tillsammans med hjälp av icke -polära kovalenta bindningar

Dessa bildar basen och början av nanoteknologi. De är långa slag med rörformad form och är ett av de mest studerade materialen idag av de otaliga tillämpningarna av deras unika egenskaper.

Egenskaper

De har samma grundläggande egenskaper hos bucky bollar, men när de är långsträckta är de bättre eldrivare i axiell riktning.

Ansökningar

• Vid tillverkning av nanokomposerade material med unika mekaniska, termiska och elektriska egenskaper.
• Molekylär elektroniksystem.
• Biosensorer med hög känslighet.
• Energilagringssystem.

Kan tjäna dig: kaliumfosfat (K3PO4): Struktur, egenskaper, användningar

Grafenylen

Denna alotropiska har en tvådimensionell glasstruktur som är mycket lik grafen, men bildas av bifenilenenheter med ringar av fyra medlemmar isär mellan ringarna på sex, istället för att endast innehålla hexagonala arrangemang.

Grafit aa '

Detta är en kolform som upptäcktes 2008. Det är en speciell typ av grafit som endast skiljer sig åt på det sätt som grafitarken staplas ovanpå den andra. Det är en metastabil grafitform som kan förklara bildningen och egenskaperna för vissa kolananorör i flera lager.

Grafenylen

Graphenylen är en ny nyligen upptäckt karbonotropisk. De består av en tvådimensionell diamantform som erhålls genom att komprimera grafit vid mycket höga tryck. Detta gör att grafitark kopplas till varandra och bildar en diamant med bara några tjocka kolatomer.

Amorft kol

Det består i allmänhet av en blandning av olika former av kol i olika proportioner. Nanorör kan innehålla eller andra typer av killar, grafit, etc. Det finns i naturliga prover som mineral eller kol orsakad av träpyrolys.

Det används främst som bränsle i värme, energiproduktion eller matlagning.

Glaskol

Det är en kolform som erhålls genom att värma vissa organiska föregångare vid höga temperaturer. Det är ett mycket resistent material vid höga temperaturer och kemisk attack av syra och syre. Det är också ogenomträngligt för gaser.