Vilka är kolens allotroper?

Kol, på grund av dess unika kemiska bindningsegenskaper, har de mest stabila allotroper av något element. Vissa allotroper av kol, såsom grafit och diamant, förekommer naturligt; Andra, såsom nanorör, måste tillverkas i laboratoriet. Kols överflöd och mångsidighet gör det till ett av de mest studerade materialen inom nanoteknologiforskning, och dess allotroper har ett brett utbud av användbara egenskaper, såsom hög draghållfasthet och höga smältpunkter.

Amorf kol och grafit är de två vanligaste allotroperna, och de utgör huvuddelen av naturliga kolföreningar som kol och sot. Amorft kol har ingen speciell kristallstruktur, som de flesta glasögon. Kolatomerna i grafit är arrangerade i lager; Varje lager har starka band som håller det ihop, men skikten binds inte starkt, och de kan lätt gnidas av varandra. Ren pyrolytisk grafit, där lagren alla är ordnade i samma plan, är ett extremt starkt, värmebeständigt materiAl används i miljöer med hög stress, högtemperatur. Grafit utför elektricitet och kan användas som moderator för kärnreaktorer.

diamant, den andra naturliga kolallotropen, har en styv, sammankopplad kristallstruktur. Diamond är ett av de svåraste ämnena som är kända och används i industrin för att slipa och klippa material. Diamantens transparens och hållbarhet gör den mycket uppskattad som en ädelsten, och smycken har förvandlat diamantbrytning till en industri med flera miljarder dollar. Diamant kan tillverkas syntetiskt från andra allotroper, men det kräver extremt höga temperaturer och tryck för att bildas.

Andra, mer exotiska allotroper inkluderar buckyballs, nanorör och kol nanofoam. Dessa förekommer naturligt i sot och har hittats i minst en planetarisk nebula, även om de också kan skapas syntetiskt. Buckyballs är stängda, kulformade nätverk av kol vidOMS, som bildar låsande pentagoner och hexagoner. Kolananorör delar samma struktur som grafit, men istället för att ha en bunt lager, lindas en nanorör runt och binds med sig själv och bildar en lång cylinder. Kolananorör har mycket hög draghållfasthet, vilket gör dem attraktiva som nybyggnadsmaterial, även om de inte är nästan lika starka under komprimering.