Amorfe karbontyper, egenskaper og anvendelser

den amorft karbon Det er alt som allotropisk karbon med strukturer fulle av molekylære mangler og uregelmessigheter. Uttrykket allotrope refererer til det faktum at et enkelt kjemisk element, som for eksempel karbonatomet, danner forskjellige molekylære strukturer; noen krystallinske og andre, som i dette tilfellet, amorfe.

Amorft karbon mangler langdistanse krystallinsk struktur som karakteriserer diamant og grafitt. Dette betyr at strukturmønsteret forblir litt konstant hvis du visualiserer områder av det faste stoffet svært nær hverandre; og når de er fjernt, blir deres forskjeller tydelige.

Egenskapene eller fysiske og kjemiske egenskaper til det amorfe karbon er også forskjellige fra grafitt og diamant. For eksempel har vi det kjente trekullet, et produkt av treforbrenning (toppbilde). Dette er ikke smøremiddel, og det er heller ikke skinnende.

Det finnes flere typer amorft karbon i naturen, og disse varianter kan også oppnås syntetisk. Karbon svart, aktivert karbon, sot og trekull er blant de forskjellige former for amorf karbon..

Amorft karbon har viktige bruksområder på kraftproduksjonsindustriens nivå, samt i tekstil- og sanitærindustrien.

index

• 1 Typer amorft karbon
  • 1.1 Ifølge opprinnelsen
  • 1.2 Struktur
  • 1.3 Sammensetning
• 2 Egenskaper
• 3 bruksområder
  • 3.1 Kullet
  • 3.2 Aktivert karbon
  • 3.3 Karbon svart
  • 3.4 Amorfe karbonfilmer
• 4 referanser

Amorfe karbontyper

Det er flere kriterier for å klassifisere dem, for eksempel opprinnelse, sammensetning og struktur. Sistnevnte avhenger av forholdet mellom karboner med sp-hybridiseringer² og sp³; det vil si de som definerer henholdsvis et fly eller en tetrahedron. Derfor kan den uorganiske (mineralogiske) matrisen av disse faststoffene bli svært komplekse.

Ifølge opprinnelsen

Det er amorft karbon av naturlig opprinnelse, fordi det er et produkt av oksidasjon og former for dekomponering av organiske forbindelser. Blant denne typen karbon er sot, karbon og karbon avledet av karbider.

Syntetisk amorft karbon produseres ved katodisk bueavsetning og katodisk sputteringsteknikk. Syntetisk fremstilles også diamantamorfe karbon- eller amorfe karbonfilmer.

struktur

Også det amorfe karbon kan grupperes i tre store typer avhengig av andelen sp² eller sp³ til stede. Det er det amorfe karbon som tilhører det såkalte elementære amorfe karbonet (aC), det hydrogenerte amorfe karbonet (aC: H) og det tetraedrale amorfe karbonet (ta-C).

Elementært amorft karbon

Ofte forkortet som aC eller a-C, inkluderer det aktivert karbon og karbon svart. Varianter av denne gruppen er oppnådd ved ufullstendig forbrenning av animalske og vegetabilske stoffer; det vil si at de brenner med et støkiometrisk underskudd av oksygen.

De har en høyere andel sp-linker² i sin molekylære struktur eller organisasjon. De kan forestilles som en serie av grupperte fly, med forskjellige retninger i rommet, produkt av tetraedrale karboner som etablerer heterogenitet i hele.

Fra dem har nanokomposittene blitt syntetisert med elektroniske applikasjoner og materialutvikling.

Amorf hydrogenert karbon

Forkortet som aC: H eller HAC. Blant dem er sot, røyk, kull utvunnet som bitumen og asfalt. Sotet er lett å skille mellom når det er brann i et fjell i nærheten av en by eller by, hvor det blir observert i luftstrømmene som drar det i form av skjøre, svarte blader av sort farge.

Som navnet antyder, inneholder det hydrogen, men kovalent bundet til karbonatomene, og ikke av molekylertypen (H₂). Det vil si, det er C-H-koblinger. Hvis hydrogen frigjøres fra en av disse bindingene, vil det være en orbital med en upparet elektron. Hvis to av disse uparbeide elektronene er svært nær hverandre, vil de samhandle forårsaker de såkalte danglingobligasjoner (dangling bond, på engelsk).

Med denne typen hydrogenerte amorfe karbonfilmer eller belegg med lavere hardhet oppnås enn de som er laget med ta-C.

Tetrahedral amorf karbon

Forkortet som ta-C, også kalt karbon lik diamant. Den inneholder en høy andel sp hybridiserte koblinger³.

Til denne klassifikasjonen tilhører filmene eller beleggene av amorft karbon, med en amorf tetraedral struktur. De mangler hydrogen, har høy hardhet, og mange av deres fysiske egenskaper ligner dem i diamant.

Molekylært består den av tetraedrale karboner som ikke har et langsiktig strukturelt mønster; mens i diamanten forblir ordren konstant i forskjellige områder av krystallet. Ta-C kan presentere en viss rekkefølge eller karakteristisk mønster til en krystall, men bare kort rekkevidde.

sammensetningen

Kullet er organisert som strata av svart stein, som inneholder andre elementer som svovel, hydrogen, nitrogen og oksygen. Herfra oppstår amorfe karboner som kull, torv, antrasitt og brunkul. Antrasitt er alle som har den høyeste karbonblandingen.

egenskaper

Det sanne amorfe karbonet har π bindinger plassert med avvik i interatomisk avstand og variasjon i bindingsvinkelen. Den har sp hybridiserte lenker² og sp³ hvis forhold varierer i henhold til typen amorf karbon.

Dens fysiske og kjemiske egenskaper er relatert til dens molekylære organisasjon og dets mikrostruktur.

Generelt har den egenskaper med høy stabilitet og høy mekanisk hardhet, varmebestandighet og slitestyrke. I tillegg er den karakterisert fordi den har høy optisk gjennomsiktighet, lav friksjonskoeffisient og motstand mot forskjellige korrosive midler.

Amorft karbon er følsomt overfor bestrålingseffekter, har høy elektrokemisk stabilitet og elektrisk ledningsevne, blant annet egenskaper.

søknader

Hver av de forskjellige typer amorfe karbon har sine egne egenskaper eller egenskaper, og svært spesielle bruksområder.

Kullet

Kull er et fossilt brensel, og derfor er det en viktig energikilde, som også brukes til å generere elektrisitet. Miljøpåvirkningen av kullgruveindustrien og bruken av kraftverk er mye diskutert i dag.

Aktivert karbon

Det er nyttig å utføre selektive absorpsjons- eller filtreringsprosesser av forurensninger i drikkevann, misfarve løsninger, og kan til og med absorbere svovelgasser.

Karbon svart

Karbon svart er mye brukt i produksjon av pigmenter, trykkfarger og en rekke maling. Dette karbonet forbedrer generelt styrken og motstanden til gjenstander laget med gummi.

Som fyllmiddel i dekk eller dekk øker slitasjemotstanden og beskytter materialet mot nedbrytning forårsaket av sollys.

Amorfe karbonfilmer

Den teknologiske bruken av amorfe karbonfilmer eller belegg i varianter av flatskjerm og mikroelektroniske enheter vokser. Andelen sp spinner² og sp³ gjør at de amorfe karbonfilmene har optiske og mekaniske egenskaper med varierende tetthet og hardhet.

De brukes også i antireflekterende belegg, i belegg for radiologisk beskyttelse, blant andre bruksområder.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Amorf kull. Hentet fra: en.wikipedia.org
3. Kouchi A. (2014) Amorf karbon. I: Amils R. et al. (eds) Encyclopedia of Astrobiology. Springer, Berlin, Heidelberg.
4. Yami. (21. mai 2012). Allotrope karbonformer. Gjenopprettet fra: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
5. Science Direct. (2019). Amorft karbon. Hentet fra: sciencedirect.com
6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. og Bertran, E. (2011). Tribologiske egenskaper av fluoriserte amorfe karbonfleine filmer. Hentet fra: researchgate.net