Karbon Allotropları nelerdir?

Karbon, kendine özgü kimyasal bağlanma özellikleri nedeniyle, herhangi bir elementin en kararlı allotroplarına sahiptir. Grafit ve elmas gibi bazı karbon allotropları doğal olarak oluşur; nanotüpler gibi diğerleri laboratuarda üretilmelidir. Carbon'ın bolluğu ve çok yönlülüğü, onu nanoteknoloji araştırmalarında en çok çalışılan malzemelerden biri haline getirir ve allotropları, yüksek çekme dayanımı ve yüksek erime noktaları gibi geniş bir yararlı özellik yelpazesine sahiptir.

Amorf karbon ve grafit en yaygın iki allotroptur ve kömür ve kurum gibi doğal karbon bileşiklerinin çoğunu oluştururlar. Amorf karbon, camların çoğunda olduğu gibi özel bir kristal yapıya sahip değildir. Grafit içindeki karbon atomları tabakalar halinde düzenlenmiştir; her katmanın bir arada tutan güçlü bağları vardır, ancak katmanlar güçlü bir şekilde yapışmazlar ve kolayca birbirlerinden ovarak çıkarılabilirler. Katmanların aynı düzlemde düzenlenmiş olduğu saf pirolitik grafit, yüksek stresli, yüksek sıcaklıklı ortamlarda kullanılan, son derece güçlü, ısıya dayanıklı bir malzemedir. Grafit elektrik iletir ve nükleer reaktörler için moderatör olarak kullanılabilir.

Diğer doğal karbon allotropu olan Diamond ise sert, birbirine kenetlenmiş bir kristal yapıya sahiptir. Elmas bilinen en zor maddelerden biridir ve endüstrideki malzemeleri öğütmek ve kesmek için kullanılır. Elmasın şeffaflığı ve dayanıklılığı onu değerli taş haline getirdi ve mücevher işi elmas madenciliğini milyarlarca dolarlık bir sektöre dönüştürdü. Elmas diğer allotroplardan sentetik olarak üretilebilir, ancak oluşturulması için son derece yüksek sıcaklıklar ve basınçlar gerektirir.

Diğer daha egzotik allotroplar arasında buckyball'lar, nanotüpler ve karbon nanokrom bulunur. Bunlar doğal olarak kurumda meydana gelir ve en azından bir gezegenimsi bulutsuda bulunur, ancak sentetik olarak da yaratılabilirler. Buckyball'lar, birbirine bitişik beşgenler ve altıgenler oluşturan top şeklinde, karbon atomlu ağlardır. Karbon nanotüpler grafit ile aynı yapıyı paylaşır, ancak bir katman yığınına sahip olmak yerine, bir nanotüp etrafına sarılır ve kendisiyle bağlanır ve uzun bir silindir oluşturur. Karbon nanotüpler, çekme dayanımı çok yüksektir, bu da yeni sıkıştırma malzemeleri gibi çekici olmalarına rağmen onları çekici kılar.