Amorfe carbontyper, egenskaber og anvendelser

den amorft carbon det er alt det allotrope carbon med strukturer fyldt med molekylære defekter og uregelmæssigheder. Udtrykket allotrope refererer til det faktum, at et enkelt kemisk element, såsom carbonatomet, danner forskellige molekylære strukturer; nogle krystallinske og andre, som i dette tilfælde amorfe.

Amorft carbon mangler den langtrækkende krystallinske struktur, som karakteriserer diamant og grafit. Dette betyder, at strukturmønsteret forbliver lidt konstant, hvis du visualiserer områder af det faste stof meget tæt på hinanden; og når de er fjernt, bliver deres forskelle tydelige.

Karakteristika eller fysiske og kemiske egenskaber af det amorfe carbon er også forskellige fra dem af grafit og diamant. For eksempel har vi den berømte trækul, et produkt af træforbrænding (topbillede). Dette er ikke smøremiddel, og det er heller ikke skinnende.

Der er flere typer amorft carbon i naturen, og disse sorter kan også opnås syntetisk. Carbon sort, aktivt kul, sod og kul er blandt de forskellige former for amorft kulstof..

Amorft carbon har vigtige anvendelser på kraftproduktionsbranchen, såvel som i tekstil- og sanitetsindustrien.

indeks

• 1 Typer amorft carbon
  • 1.1 Ifølge oprindelsen
  • 1.2 Struktur
  • 1.3 Sammensætning
• 2 Egenskaber
• 3 anvendelser
  • 3.1 kulet
  • 3.2 Aktiveret kulstof
  • 3.3 Den carbon black
  • 3.4 Amorfe carbonfilm
• 4 referencer

Amorfe carbontyper

Der er flere kriterier for at klassificere dem, såsom deres oprindelse, sammensætning og struktur. Sidstnævnte afhænger af forholdet mellem carboner med sp hybridiseringer² og sp³; det vil sige dem der definerer henholdsvis et fly eller en tetrahedron. Derfor kan den uorganiske (mineralogiske) matrix af disse faste stoffer blive meget komplekse.

Ifølge sin oprindelse

Der er amorft carbon af naturlig oprindelse, fordi det er et produkt af oxidation og former for nedbrydning af organiske forbindelser. Blandt denne type kulstof er sod, kulstof og carbon afledt af carbider.

Syntetisk amorft carbon produceres ved katodisk bueaflejring og katodisk sputteringsteknik. Syntetisk fremstilles også diamantamorfe carbon- eller amorfe carbonfilm.

struktur

Også det amorfe carbon kan grupperes i tre store typer afhængigt af andelen af ​​sp² eller sp³ stede. Der er det amorfe carbon, som tilhører det såkaldte elementære amorfe carbon (aC), det hydrogenerede amorfe carbon (aC: H) og det tetrahedrale amorfe carbon (ta-C).

Elementært amorft carbon

Ofte forkortet som aC eller a-C, omfatter det aktivt kul og carbon black. Varier af denne gruppe opnås ved ufuldstændig forbrænding af animalske og vegetabilske stoffer; det vil sige, de brænder med et støkiometrisk underskud af ilt.

De har en højere andel af sp links² i sin molekylære struktur eller organisation. De kan forestilles som en serie af grupperede fly med forskellige retninger i rummet, produkt af tetrahedrale carboner, der skaber heterogenitet i hele.

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

Amorf hydrogeneret carbon

Forkortet som aC: H eller HAC. Blandt dem er sod, røg, kul udvundet som bitumen og asfalt. Soten er let at skelne, når der er ild i et bjerg ved siden af ​​en by eller by, hvor det ses i luftstrømmene, der trækker det i form af skrøbelige sorte blade med sort farve.

Som navnet antyder, indeholder det hydrogen, men kovalent bundet til carbonatomerne og ikke af molekylærtype (H₂). Det vil sige, at der er C-H links. Hvis der frigives hydrogen fra en af ​​disse bindinger, vil der være en orbital med en oppareret elektron. Hvis to af disse uparvede elektroner ligger meget tæt på hinanden, vil de interagere med de såkaldte dangling-obligationer (dangling bond).

Med denne type hydrogenerede amorfe carbonfilm eller overtræk med lavere hårdhed opnås end dem, der er fremstillet med ta-C.

Tetrahedral amorft carbon

Forkortet som ta-C, også kaldet carbon svarende til diamant. Den indeholder en høj andel sp hybridiserede links³.

Til denne klassificering hører filmene eller overtræk af amorft carbon med en amorf tetrahedral struktur. De mangler hydrogen, har høj hårdhed, og mange af deres fysiske egenskaber ligner dem af diamant.

Molekylært består den af ​​tetrahedriske carboner, der ikke har et strukturelt struktur på lang sigt; mens i diamanten forbliver ordren konstant i forskellige områder af krystal. Ta-C kan præsentere en bestemt orden eller karakteristisk mønster for en krystal, men kun kort rækkevidde.

sammensætning

Kulet er organiseret som strata af sort sten, der indeholder andre elementer som svovl, hydrogen, nitrogen og ilt. Herfra opstår amorfe carboner som kul, tørv, antracit og brunkul. Antracit er alle dem, der har den højeste kulstofsammensætning.

egenskaber

Det sande amorfe carbon har π bindinger placeret med afvigelser i den interatomiske afstand og variation i bindingsvinklen. Det har sp hybridiserede links² og sp³ hvis forhold varierer afhængigt af typen af ​​amorft carbon.

Dets 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 den karakteriseret, fordi den har høj optisk gennemsigtighed, lav friktionskoefficient og modstandsdygtighed over for forskellige ætsende stoffer.

Amorft carbon er følsomt over for bestrålingseffekter, har høj elektrokemisk stabilitet og elektrisk ledningsevne blandt andre egenskaber.

applikationer

Hver af de forskellige typer amorft carbon har sine egne egenskaber eller egenskaber og meget specielle anvendelser.

Kulet

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

Aktiveret kulstof

Det er nyttigt at udføre selektive absorptions- eller filtreringsprocesser af forurenende stoffer i drikkevand, misfarve opløsninger og kan endda absorbere svovlgasser.

Carbon black

Carbon black er meget udbredt i produktionen af ​​pigmenter, trykfarver og en række maling. Dette kulstof forbedrer generelt styrken og modstanden af ​​artikler lavet med gummi.

Som fyldstof i dæk eller dæk øger dets modstandsdygtighed mod slid og beskytter materialerne mod nedbrydning forårsaget af sollys.

Amorfe carbonfilm

Den teknologiske anvendelse af amorfe carbonfilm eller belægninger i sorter af fladskærm og mikroelektroniske enheder vokser. Andelen af ​​sp links² og sp³ gør de amorfe carbonfilmer optiske og mekaniske egenskaber med varierende tæthed og hårdhed.

De anvendes 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. Hentet fra: en.wikipedia.org
3. Kouchi A. (2014) Amorph Carbon. I: Amils R. et al. (eds) Encyclopedia of Astrobiology. Springer, Berlin, Heidelberg.
4. Yami. (21. maj 2012). Allotrope former for kulstof. Genoprettet fra: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
5. Science Direct. (2019). Amorft carbon. Hentet fra: sciencedirect.com
6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. og Bertran, E. (2011). Tribologiske egenskaber af fluorerede amorfe carbon-tynde film. Hentet fra: researchgate.net