Hva er allotropene av karbon?

Karbon, på grunn av sine unike kjemiske bindingsegenskaper, har de mest stabile allotropene av ethvert element. Noen allotropes av karbon, for eksempel grafitt og diamant, forekommer naturlig; Andre, for eksempel nanorør, må produseres på laboratoriet. Karbons overflod og allsidighet gjør det til et av de mest studerte materialene i nanoteknologiforskning, og dets allotropes har et bredt spekter av nyttige egenskaper, for eksempel høy strekkfasthet og høye smeltepunkter.

Amorf karbon og grafitt er de to vanligste allotropene, og de utgjør de fleste naturlige karbonforbindelser som kull og sot. Amorf karbon har ingen spesiell krystallstruktur, som de fleste glass. Karbonatomene i grafitt er anordnet i lag; Hvert lag har sterke bindinger som holder det sammen, men lagene binder seg ikke sterkt, og de kan lett gnides av hverandre. Ren pyrolytisk grafitt, der lagene alle er ordnet i samme plan, er et ekstremt sterkt, varmebestandig materiAL brukt i høyspenningsmiljøer, høye temperaturmiljøer. Grafitt leder strøm og kan brukes som moderator for atomreaktorer.

Diamond, den andre naturlige karbon -allotropen, har en stiv, sammenlåsende krystallstruktur. Diamond er et av de vanskeligste stoffene som er kjent, og brukes i industrien for å slipe og kutte materialer. Diamantens åpenhet og holdbarhet gjør den høyt verdsatt som en edelsten, og smykkevirksomheten har gjort diamantgruvedrift til en industri på flere milliarder dollar. Diamant kan produseres syntetisk fra andre allotropes, men det krever ekstremt høye temperaturer og trykk for å danne.

Andre, mer eksotiske allotroper inkluderer buckyballs, nanorør og karbon nanofoam. Disse forekommer naturlig i sot, og er funnet i minst en planetarisk tåke, selv om de også kan skapes syntetisk. Buckyballs er stengt, ballformede nettverk av karbon påOMS, som danner sammenlåsende pentagoner og sekskanter. Karbon nanorør har samme struktur som grafitt, men i stedet for å ha en bunke med lag, vikler en nanorør rundt og binder seg til seg selv, og danner en lang sylinder. Karbon nanorør har veldig høy strekkfasthet, noe som gjør dem attraktive som nybyggematerialer, selv om de ikke er på langt nær like sterke under komprimering.