Amorficzne rodzaje węgla, właściwości i zastosowania



The bezpostaciowy węgiel to właśnie ten allotropowy węgiel ze strukturami pełnymi defektów molekularnych i nieregularności. Termin alotrop odnosi się do faktu, że pojedynczy pierwiastek chemiczny, taki jak atom węgla, tworzy różne struktury molekularne; niektóre krystaliczne, a inne, jak w tym przypadku, amorficzne.

Węgiel amorficzny pozbawiony jest struktury krystalicznej dalekiego zasięgu, która charakteryzuje diament i grafit. Oznacza to, że wzór strukturalny pozostaje nieco stały, jeśli wizualizuje się obszary bryły bardzo blisko siebie; a kiedy są odległe, ich różnice stają się oczywiste.

Właściwości lub właściwości fizyczne i chemiczne węgla amorficznego różnią się od właściwości grafitu i diamentu. Na przykład mamy słynny węgiel drzewny, produkt spalania drewna (górny obraz). To nie jest smar i nie jest błyszczące.

Istnieje kilka rodzajów bezpostaciowego węgla w przyrodzie i odmiany te można również otrzymać syntetycznie. Sadza, węgiel aktywny, sadza i węgiel drzewny należą do różnych form bezpostaciowego węgla..

Węgiel amorficzny ma ważne zastosowania na poziomie przemysłu energetycznego, a także w przemyśle tekstylnym i sanitarnym.

Indeks

  • 1 Rodzaje bezpostaciowego węgla
    • 1.1 Zgodnie z jego pochodzeniem
    • 1.2 Struktura
    • 1.3 Skład
  • 2 Właściwości
  • 3 zastosowania
    • 3.1 Węgiel
    • 3.2 Węgiel aktywny
    • 3.3 Sadza
    • 3.4 Amorficzne filmy węglowe
  • 4 odniesienia

Amorficzne rodzaje węgla

Istnieje kilka kryteriów ich klasyfikacji, takich jak ich pochodzenie, skład i struktura. Ta ostatnia zależy od zależności między atomami węgla z hybrydyzacjami sp2 i sp3; to znaczy te, które definiują odpowiednio płaszczyznę lub czworościan. Dlatego matryca nieorganiczna (mineralogiczna) tych ciał stałych może stać się bardzo złożona.

Według jego pochodzenia

Istnieje bezpostaciowy węgiel pochodzenia naturalnego, ponieważ jest produktem utleniania i form rozkładu związków organicznych. Wśród tego typu węgla są sadza, węgiel i węgiel z węglików.

Syntetyczny bezpostaciowy węgiel wytwarzany jest metodą katodowego osadzania łukowego i katodowego rozpylania katodowego. Syntetycznie wytwarzane są również diamentowe amorficzne węgle lub amorficzne folie węglowe.

Struktura

Także węgiel amorficzny można podzielić na trzy duże typy w zależności od proporcji sp2 lub sp3 obecny. Istnieje amorficzny węgiel, który należy do tak zwanego pierwiastkowego węgla amorficznego (aC), uwodornionego węgla amorficznego (aC: H) i tetraedrycznego węgla amorficznego (ta-C).

Elementarny bezpostaciowy węgiel

Często określany skrótem aC lub a-C, obejmuje węgiel aktywny i sadzę. Odmiany tej grupy uzyskuje się przez niepełne spalanie substancji zwierzęcych i roślinnych; to znaczy spalają się ze stechiometrycznym niedoborem tlenu.

Mają większą proporcję linków sp2 w jego strukturze molekularnej lub organizacji. Można je sobie wyobrazić jako serię zgrupowanych płaszczyzn, z różnymi orientacjami w przestrzeni, produktem tetraedrycznych węgli, które ustanawiają niejednorodność w całości.

Z nich nanokompozyty zostały zsyntetyzowane przy użyciu aplikacji elektronicznych i rozwoju materiałów.

Amorficzny uwodorniony węgiel

Skrócone jako aC: H lub HAC. Wśród nich jest sadza, dym, węgiel wydobywany jako bitum i asfalty. Sadzę można łatwo odróżnić, gdy na górze sąsiaduje miasto lub miasto, gdzie obserwuje się prądy powietrza, które ciągną ją w postaci delikatnych czarnych liści czarnego koloru.

Jak sama nazwa wskazuje, zawiera on wodór, ale kowalencyjnie związany z atomami węgla, a nie typu molekularnego (H2). Oznacza to, że istnieją linki C-H. Jeśli wodór zostanie uwolniony z jednego z tych wiązań, powstanie orbital z niesparowanym elektronem. Jeśli dwa z tych niesparowanych elektronów są bardzo blisko siebie, będą oddziaływać, powodując tzw. Zwisające wiązanie (zwisające wiązanie w języku angielskim).

W przypadku tego typu uwodornionych bezpostaciowych folii węglowych lub powłok o niższej twardości uzyskuje się powłoki wykonane z ta-C.

Czworościenny bezpostaciowy węgiel

Skrót to ta-C, zwany również węglem podobnym do diamentu. Zawiera dużą część hybrydyzacji sp3.

Do tej klasyfikacji należą folie lub powłoki z amorficznego węgla o amorficznej strukturze czworościennej. Brakuje im wodoru, mają wysoką twardość, a wiele z ich właściwości fizycznych jest podobnych do diamentów.

Molekularnie składa się z tetraedrycznych węgli, które nie mają struktury strukturalnej dalekiego zasięgu; podczas gdy w diamentie, kolejność pozostaje stała w różnych obszarach kryształu. Ta-C może prezentować pewien porządek lub charakterystyczny wzór dla kryształu, ale tylko dla krótkiego zasięgu.

Skład

Węgiel jest zorganizowany jako warstwy czarnej skały, zawierające inne pierwiastki, takie jak siarka, wodór, azot i tlen. Stąd powstają węgle amorficzne, takie jak węgiel, torf, antracyt i węgiel brunatny. Wszystkie antracyt ma najwyższy skład węglowy.

Właściwości

Prawdziwy bezpostaciowy węgiel ma wiązania π zlokalizowane z odchyleniami w odstępach międzyatomowych i zmiennością kąta wiązania. Ma hybrydyzowane sp2 i sp3 których związek zmienia się w zależności od rodzaju amorficznego węgla.

Jego właściwości fizyczne i chemiczne są związane z jego organizacją molekularną i mikrostrukturą.

Zasadniczo ma on właściwości wysokiej stabilności i wysokiej twardości mechanicznej, odporności na ciepło i odporności na zużycie. Ponadto charakteryzuje się wysoką przezroczystością optyczną, niskim współczynnikiem tarcia i odpornością na różne czynniki korozyjne.

Węgiel amorficzny jest wrażliwy na działanie promieniowania, ma między innymi wysoką stabilność elektrochemiczną i przewodność elektryczną.

Używa

Każdy z różnych rodzajów węgla amorficznego ma swoje własne właściwości lub właściwości i bardzo szczególne zastosowania.

Węgiel

Węgiel jest paliwem kopalnym, dlatego jest ważnym źródłem energii, która jest również wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej. Wpływ przemysłu wydobywczego na węgiel i jego wykorzystanie w elektrowniach jest dziś szeroko dyskutowany.

Węgiel aktywny

Przydatne jest przeprowadzenie selektywnych procesów absorpcji lub filtracji zanieczyszczeń w wodzie pitnej, odbarwienie roztworów, a nawet absorpcja gazów siarkowych.

Sadza

Sadza jest szeroko stosowana w produkcji pigmentów, farb drukarskich i różnych farb. Ten węgiel ogólnie poprawia wytrzymałość i odporność artykułów wykonanych z gumy.

Jako wypełniacz w oponach lub oponach zwiększa się jego odporność na zużycie i chroni materiały przed degradacją spowodowaną przez światło słoneczne.

Amorficzne filmy węglowe

Rośnie technologiczne wykorzystanie amorficznych folii węglowych lub powłok w odmianach płaskich ekranów i urządzeń mikroelektronicznych. Proporcja linków sp2 i sp3 sprawia, że ​​amorficzne folie węglowe mają właściwości optyczne i mechaniczne o różnej gęstości i twardości.

Są one również stosowane między innymi w powłokach antyrefleksyjnych, w powłokach do ochrony radiologicznej.

Referencje

  1. Shiver i Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2018). Węgiel amorficzny. Źródło: en.wikipedia.org
  3. Kouchi A. (2014) Amorficzny węgiel. W: Amils R. i in. (red.) Encyklopedia astrobiologii. Springer, Berlin, Heidelberg.
  4. Yami (21 maja 2012 r.). Alotropowe formy węgla. Odzyskany z: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
  5. Science Direct. (2019). Amorficzny węgiel. Źródło: sciencedirect.com
  6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. i Bertran, E. (2011). Właściwości tribologiczne fluorowanych bezpostaciowych cienkich folii węglowych. Źródło: researchgate.net