AMORF KARBON: TYPER, EGENSKAPER OG BRUKSOMRÅDER - KJEMI - 2026

Det amorfe karbonet er alle allotropiske strukturer fylt med karbonmolekylære defekter og uregelmessigheter. Begrepet allotrope refererer til et enkelt kjemisk element, for eksempel karbonatom, som danner forskjellige molekylære strukturer; noen krystallinske, og andre, som i dette tilfellet, amorfe.

Amorf karbon mangler den langvarige krystallstrukturen som kjennetegner diamant og grafitt. Dette betyr at strukturmønsteret forblir litt konstant når du ser på områder av det faste stoffet som er veldig nær hverandre; og når de er fjerne, blir forskjellene deres tydelige.

Brennende kull. Kilde: Pixabay

De fysiske og kjemiske egenskapene eller egenskapene til amorf karbon er også forskjellige fra grafitt og diamant. For eksempel er det den berømte trekullet, et produkt av treforbrenning (toppbilde). Dette smører ikke, og det er heller ikke blankt.

Det er flere typer amorf karbon i naturen, og disse variantene kan også fås syntetisk. Blant de forskjellige former for amorft karbon er karbon svart, aktivert karbon, sot og trekull.

Amorf karbon har viktige bruksområder i kraftproduksjonsindustrien, så vel som i tekstil- og helseindustrien.

Typer amorf karbon

Det er flere kriterier for å klassifisere dem, for eksempel opprinnelse, sammensetning og struktur. Det siste avhenger av forholdet mellom karbonatomer med sp ² og sp ³ hybridiseringer ; det vil si de som definerer henholdsvis et plan eller en tetrahedron. Derfor kan den uorganiske (mineralogiske) matrisen av disse faste stoffer bli veldig kompleks.

I henhold til opprinnelsen

Det er amorf karbon av naturlig opprinnelse, fordi det er produktet av oksidasjon og former for nedbrytning av organiske forbindelser. Denne typen karbon inkluderer sot, kull og karbon fra karbider.

Syntetisk amorft karbon produseres ved katodisk lysbue-avsettingsteknikk, og sputtering. Syntetisk fremstilles også diamantlignende amorfe karbonbelegg eller amorfe karbonfilmer.

Struktur

Amorft karbon kan også grupperes i tre store typer, avhengig av andelen av sp ² eller sp ^tre bindinger til stede. Det er amorft karbon, som tilhører det såkalte elementære amorfe karbonet (aC), hydrogenert amorft karbon (aC: H), og tetrahedralt amorft karbon (ta-C).

Elementært amorft karbon

Ofte forkortet BC eller BC, det inkluderer aktivert karbon og kullsvart. Variantene i denne gruppen oppnås ved ufullstendig forbrenning av dyre- og vegetabilske stoffer; det vil si at de brenner med et støkiometrisk underskudd av oksygen.

De presenterer en høyere andel av sp ^2- bindinger i deres struktur eller molekylære organisasjon. De kan tenkes som en serie grupperte plan, med forskjellige orienteringer i rommet, et produkt av tetraedriske karbonhydrater som etablerer heterogenitet i helheten.

Fra dem er nanokompositter blitt syntetisert med elektroniske applikasjoner og materialutvikling.

Hydrogenert amorft karbon

Forkortet BC: H eller HAC. Disse inkluderer sot, røyk, utvunnet kull som bitumen og asfalt. Sot kan lett skilles når det er brann i et fjell i nærheten av en by eller by, hvor det observeres i luftstrømmene som fører den i form av skjøre svarte blader.

Som navnet antyder inneholder det hydrogen, men kovalent knyttet til karbonatomer, og ikke av molekyltypen (H ₂ ). Det vil si at det er CH-obligasjoner. Hvis en av disse bindingene frigjøres hydrogen, vil en orbital med et parret elektron forbli. Hvis to av disse uparede elektronene er veldig nær hverandre, vil de samvirke og forårsake de såkalte dinglende bindingene.

Med denne typen hydrogenert amorf karbon oppnås film eller belegg med lavere hardhet enn de som er laget med ta-C.

Tetrahedralt amorft karbon

Forkortet som ta-C, også kalt diamantlignende karbon. Den inneholder en høy andel sp ³ hybridiserte bindinger .

Amorfe karbonfilmer eller belegg med en amorf tetraedrisk struktur hører til denne klassifiseringen. De mangler hydrogen, har høy hardhet, og mange av deres fysiske egenskaper ligner diamant.

Molekylært består den av tetraedriske karbonhydrater som ikke har et langstrakt strukturelt mønster; mens diamant forblir konstant i forskjellige områder av krystallen. Ta-C kan presentere en viss orden eller mønster som er karakteristisk for en krystall, men bare på kort rekkevidde.

sammensetning

Kull er organisert som lag med svart bergart, som inneholder andre elementer som svovel, hydrogen, nitrogen og oksygen. Herfra oppstår amorfe karbonatomer som kull, torv, antrasitt og lignitt. Antraksitt er den med den høyeste karbonkomposisjonen av dem alle.

Egenskaper

Ekte amorft karbon har lokaliserte π-bindinger med avvik i interatomisk avstand og variasjon i bindingsvinkel. Det har sp ² og sp ³ hybridisert bindinger hvis forhold varierer i henhold til typen av amorft karbon.

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

Generelt har den egenskaper med høy stabilitet og høy mekanisk hardhet, motstand mot varme og motstand mot slitasje. Videre er den preget av sin høye optiske gjennomsiktighet, lave friksjonskoeffisient og motstand mot forskjellige etsende midler.

Amorf karbon er følsom for effekten av bestråling, har høy elektrokjemisk stabilitet og elektrisk ledningsevne, blant andre egenskaper.

applikasjoner

Hver av de forskjellige typene av amorft karbon har sine egne egenskaper eller egenskaper, og veldig spesielle bruksområder.

Kull

Kull er et fossilt brensel, og derfor er det en viktig energikilde, som også brukes til å generere strøm. Miljøeffekten av kullgruveindustrien og bruken av den i kraftverk diskuteres varmt i dag.

Aktivert karbon

Det er nyttig for selektiv absorpsjon eller filtrering av forurensninger fra drikkevann, fargeløsninger og til og med kan absorbere svovelgasser.

Kullsvart

Kullsvart er mye brukt i fremstilling av pigmenter, trykkfarger og en rekke malinger. Dette karbonet forbedrer generelt styrken og motstanden til gummiprodukter.

Som fyllstoff i felger eller dekk øker det motstanden mot slitasje og beskytter materialer mot nedbrytning forårsaket av sollys.

Amorf karbonfilm

Den teknologiske bruken av amorfe karbonfilmer eller belegg i varianter av flatskjerm og mikroelektronikk vokser. Andelen sp ² og sp ³ bindinger betyr at amorfe karbonfilmer har optiske og mekaniske egenskaper med variabel tetthet og hardhet.

På samme måte brukes de i antirefleksbelegg, i belegg for røntgenbeskyttelse, blant annet bruk.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Amorf kull. Gjenopprettet 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). Allotropiske karbonformer. Gjenopprettet fra: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
5. Science Direct. (2019). Amorf karbon. Gjenopprettet fra: sciencedirect.com
6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. og Bertran, E. (2011). Tribologiske egenskaper for fluorert amorf karbon-tynne filmer. Gjenopprettet fra: researchgate.net