Amorfe kulstoftyper, egenskaber og anvendelser

3210
Simon Doyle

Det amorft kulstof Det er alt det allotrope kulstof med strukturer fulde af molekylære defekter og uregelmæssigheder. Udtrykket allotrop henviser til et enkelt kemisk element, såsom carbonatomet, der danner forskellige molekylære strukturer; nogle krystallinske, og andre, som i dette tilfælde, amorfe.

Amorft kulstof mangler den langtrækkende krystallinske struktur, der karakteriserer diamant og grafit. Dette betyder, at det strukturelle mønster forbliver lidt konstant, når man ser regioner af det faste stof, der er meget tæt på hinanden; Og når de er fjerne, bliver deres forskelle tydelige.

Brændende trækul. Kilde: Pixabay

De fysiske og kemiske egenskaber eller egenskaber ved amorft kulstof er også forskellige fra grafit og diamant. For eksempel er der det berømte trækul, et produkt af træforbrænding (øverste billede). Dette er ikke smøremiddel, og det er heller ikke skinnende.

Der er flere typer amorft kulstof i naturen, og disse sorter kan også opnås syntetisk. Blandt de forskellige former for amorft kulstof er kønrøg, aktivt kul, sod og trækul..

Amorft kul har vigtige anvendelser i kraftproduktionsindustrien såvel som i tekstil- og sundhedsindustrien.

Artikelindeks

  • 1 Typer af amorft kulstof
    • 1.1 I henhold til dets oprindelse
    • 1.2 Struktur
    • 1.3 Sammensætning
  • 2 egenskaber
  • 3 anvendelser
    • 3.1 Kul
    • 3.2 Aktivt kul
    • 3.3 Carbon black
    • 3.4 Amorfe kulstoffilm
  • 4 Referencer

Typer af amorft kulstof

Der er flere kriterier for at klassificere dem, såsom deres oprindelse, sammensætning og struktur. Sidstnævnte afhænger af forholdet mellem carbonatomer og SP-hybridiseringerto og sp3; det vil sige dem, der definerer henholdsvis et plan eller en tetraeder. Derfor kan den uorganiske (mineralogiske) matrix af disse faste stoffer blive meget kompleks..

I henhold til dets oprindelse

Der er amorft kulstof af naturlig oprindelse, fordi det er produktet af oxidation og former for nedbrydning af organiske forbindelser. Denne type kulstof inkluderer sod, kul og kulstof afledt af carbider..

Syntetisk amorf kul produceres ved katodisk bueudfældning og forstøvningsteknikker. Syntetisk fremstilles også diamantlignende amorfe carbonbelægninger eller amorfe carbonfilm..

Struktur

Også amorft kul kan grupperes i tre hovedtyper afhængigt af andelen af ​​sp-bindingerto eller sp3 til stede. Der er det amorfe kulstof, der hører til det såkaldte elementære amorfe kulstof (aC), det hydrogenerede amorfe kulstof (aC: H) og det tetraedriske amorfe kulstof (ta-C).

Elementært amorft kulstof

Ofte forkortet BC eller BC, det inkluderer aktivt kul og carbon black. Varianterne af denne gruppe opnås ved ufuldstændig forbrænding af animalske og vegetabilske stoffer; de brænder med et støkiometrisk iltunderskud.

De har en højere andel af sp-linksto i dets struktur eller molekylære organisation. De kan forestilles som en række grupperede plan med forskellige retninger i rummet, et produkt af tetraedriske carbonatomer, der etablerer heterogenitet i det hele..

Fra dem er nanokompositter blevet syntetiseret med elektroniske applikationer og materialeudvikling..

Hydrogeneret amorft kulstof

Forkortet som BC: H eller HAC. Disse inkluderer sod, røg, ekstraheret kul som bitumen og asfalt. Sod kan let skelnes, når der er brand i et bjerg nær en by eller by, hvor det observeres i luftstrømmene, der bærer det i form af skrøbelige sorte blade i sort farve..

Som navnet antyder, indeholder den brint, men er kovalent bundet til carbonatomer og ikke af molekyltypen (Hto). Det vil sige, at der er CH-obligationer. Hvis en af ​​disse bindinger frigøres brint, vil det være en orbital med en uparret elektron. Hvis to af disse ikke-parrede elektroner er meget tæt på hinanden, vil de interagere og forårsage de såkaldte dinglende obligationer..

Med denne type hydrogeneret amorft kulstof opnås film eller belægninger med lavere hårdhed end dem, der er fremstillet med ta-C.

Tetrahedral amorf carbon

Forkortet som ta-C, også kaldet diamantlignende kulstof. Indeholder en høj andel af sp hybridiserede obligationer3.

Amorfe carbonfilm eller belægninger med en amorf tetraedrisk struktur hører til denne klassifikation. De mangler brint, har høj hårdhed, og mange af deres fysiske egenskaber svarer til diamantens.

Molekylært består den af ​​tetraedriske carbonatomer, der ikke udviser et langtrækkende strukturmønster; mens der i diamant forbliver rækkefølgen konstant i forskellige regioner i krystallen. Ta-C kan præsentere en bestemt rækkefølge eller mønster karakteristisk for en krystal, men kun i kort rækkevidde.

Sammensætning

Kul er organiseret som sort stenlag, der indeholder andre grundstoffer som svovl, brint, nitrogen og ilt. Herfra opstår amorfe kulstoffer som kul, tørv, antracit og brunkul. Antracit er den med den højeste kulstofsammensætning af dem alle.

Ejendomme

Ægte amorfe kulstof har lokaliserede π bindinger med afvigelser i interatomisk afstand og variation i bindingsvinkel. Det har SP hybridiserede linksto og sp3 hvis forhold varierer afhængigt af typen af ​​amorft kulstof.

Dens fysiske og kemiske egenskaber er relateret til dets molekylære organisation og dets mikrostruktur..

Generelt har den egenskaber med høj stabilitet og høj mekanisk hårdhed, varmebestandighed og slidstyrke. Derudover er det kendetegnet ved sin høje optiske gennemsigtighed, lave friktionskoefficient og modstandsdygtighed over for forskellige ætsende stoffer..

Amorft kulstof er følsomt over for virkningerne af bestråling, har høj elektrokemisk stabilitet og elektrisk ledningsevne blandt andre egenskaber..

Ansøgninger

Hver af de forskellige typer amorft kul har sine egne egenskaber eller egenskaber og meget særlige anvendelser..

Trækul

Kul er et fossilt brændsel, og derfor er det en vigtig energikilde, som også bruges til at generere elektricitet. Miljøpåvirkningen fra kulminesektoren og dens anvendelse i kraftværker diskuteres varmt i dag.

Aktivt kul

Det er nyttigt til selektiv absorption eller filtrering af forurenende stoffer fra drikkevand, affarvende opløsninger og kan endda absorbere svovlgasser.

Carbon black

Carbon black bruges i vid udstrækning til fremstilling af pigmenter, trykfarver og en række malinger. Dette kulstof forbedrer generelt styrken og modstanden af ​​artikler fremstillet med gummi..

Som fyldstof i fælge eller dæk øger det deres modstandsdygtighed over for slid og beskytter materialer mod nedbrydning forårsaget af sollys..

Amorfe kulstoffilm

Den teknologiske anvendelse af amorfe kulstoffilm eller belægninger i forskellige fladskærms- og mikroelektroniske enheder er stigende. Andelen af ​​sp-linksto og sp3 fremstiller amorfe kulstoffilm har optiske og mekaniske egenskaber med variabel tæthed og hårdhed.

De bruges også i antireflekterende belægninger, i belægninger til radiologisk beskyttelse, blandt andre anvendelser..

Referencer

  1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2018). Amorft kul. Gendannet fra: en.wikipedia.org
  3. Kouchi A. (2014) Amorft kulstof. I: Amils R. et al. (red.) Encyclopædi for astrobiologi. Springer, Berlin, Heidelberg.
  4. Yami. (21. maj 2012). Allotropiske former for kulstof. Gendannet fra: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
  5. Science Direct. (2019). Amorft kulstof. Gendannet fra: sciencedirect.com
  6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. og Bertran, E. (2011). Tribologiske egenskaber af fluorinerede, amorfe, tynde film. Gendannet fra: researchgate.net

Endnu ingen kommentarer