Jakie są alotropy węgla?
Ze względu na unikalne właściwości wiązania chemicznego ma najbardziej stabilne alotropy dowolnego pierwiastka. Niektóre alotropy węgla, takie jak grafit i diament, występują naturalnie; Inne, takie jak nanorurki, muszą być wytwarzane w laboratorium. Obfitość i wszechstronność węgla czyni go jednym z najbardziej badanych materiałów w badaniach nanotechnologii, a jego alotropy mają szeroki zakres przydatnych właściwości, takich jak wysoka wytrzymałość na rozciąganie i wysokie temperatury topnienia.
Amorficzny węgiel i grafit są dwoma najczęstszymi alotropami i stanowią one większość naturalnych związków węglowych, takich jak węgiel i sadza. Amorficzny węgiel nie ma konkretnej struktury krystalicznej, podobnie jak większość szklanek. Atomy węgla w graficie są ułożone w warstwach; Każda warstwa ma mocne wiązania, które trzymają je razem, ale warstwy nie łączą się silnie i można je łatwo pocierać. Czysty pirolityczny grafit, w którym wszystkie warstwy są ułożone w tej samej płaszczyźnie, jest niezwykle silnym, odpornym na ciepło materiaAL stosowane w środowiskach wysokiej stresu i wysokiej temperaturze. Graphit prowadzi energię elektryczną i może być używany jako moderator reaktorów jądrowych.
Diamond, drugi naturalny alotropa węgla, ma sztywną, blokującą strukturę krystaliczną. Diamond jest jedną z najtrudniejszych znanych substancji i jest stosowany w przemyśle do szlifowania i przecinania materiałów. Przejrzystość i trwałość diamentu sprawiają, że jest bardzo ceniony jako kamień szlachetny, a branża biżuterii zamieniła wydobycie diamentów w przemysł wielomiliardowych dolarów. Diament może być wytwarzany syntetycznie z innych alotropów, ale do utworzenia wymaga wyjątkowo wysokich temperatur i ciśnień.
Inne, bardziej egzotyczne alotropy obejmują buckyballs, nanorurki i nanofoam węglowy. Występują one naturalnie w sadzy i znaleziono w co najmniej jednej mgławicy planetarnej, choć można je również utworzyć syntetycznie. Buckyballs są zamknięte, w kształcie kulki sieci węgla o godzOMS, które tworzą blokowanie pentagonów i sześciokątnych. Nanorurki węglowe mają tę samą strukturę co grafit, ale zamiast stosu warstw, nanorurka owija się i wiąże się ze sobą, tworząc długi cylinder. Nanorurki węglowe mają bardzo wysoką wytrzymałość na rozciąganie, co czyni je atrakcyjnymi jak nowe materiały budowlane, chociaż nie są tak silne w kompresji.