Amorfne vrste ogljika, lastnosti in uporaba



The amorfni ogljik vse tisto, kar je alotropni ogljik s strukturami, polnimi molekularnih napak in nepravilnosti. Izraz allotrope se nanaša na dejstvo, da en kemijski element, kot je atom ogljika, tvori različne molekularne strukture; nekateri kristalni, drugi pa, kot v tem primeru, amorfni.

Amorfnemu ogljiku manjka kristalna struktura velike razdalje, ki je značilna za diamant in grafit. To pomeni, da strukturni vzorec ostane rahlo konstanten, če vizualizirate področja trdne snovi zelo blizu drug drugemu; in ko so oddaljene, postanejo njihove razlike očitne.

Značilnosti ali fizikalne in kemijske lastnosti amorfnega ogljika se prav tako razlikujejo od lastnosti grafita in diamanta. Na primer, imamo znano oglje, produkt zgorevanja lesa (top image). To ni mazivo in tudi ni sijajno.

Obstaja več vrst amorfnega ogljika v naravi in ​​te sorte lahko dobimo tudi sintetično. Med različnimi oblikami amorfnega ogljika spadajo črna oglja, aktivno oglje, saje in oglje..

Amorfni ogljik se pomembno uporablja na ravni industrije za proizvodnjo električne energije, pa tudi v tekstilni in sanitarni industriji.

Indeks

  • 1 Vrste amorfnega ogljika
    • 1.1 Glede na izvor
    • 1.2 Struktura
    • 1.3 Sestava
  • 2 Lastnosti
  • 3 Uporabe
    • 3.1 Premog
    • 3.2 Aktivno oglje
    • 3.3 Saje
    • 3.4 Amorfni ogljikovi filmi
  • 4 Reference

Amorfni ogljikovi tipi

Obstaja več meril, ki jih je treba razvrstiti, kot so njihov izvor, sestava in struktura. Slednje je odvisno od razmerja med ogljiki s sp hibridizacijami2 in sp3; to pomeni, tiste, ki definirajo ravnino oz. tetraeder. Zato lahko anorganska (mineraloška) matrica teh trdnih snovi postane zelo kompleksna.

Glede na izvor

Obstaja amorfni ogljik naravnega izvora, ker je produkt oksidacije in oblike razgradnje organskih spojin. Med to vrsto ogljika spadajo saje, ogljik in ogljik, pridobljeni iz karbidov.

Sintetični amorfni ogljik se proizvaja s katodnim nanosom in s katodnimi tehnikami. Sintetično se izdelujejo tudi diamantni amorfni ogljikovi ali amorfni ogljikovi filmi.

Struktura

Tudi amorfni ogljik lahko razvrstimo v tri velike vrste, odvisno od deleža sp2 ali sp3 prisotni. Obstaja amorfni ogljik, ki pripada tako imenovanemu elementarnemu amorfnemu ogljiku (aC), hidrogeniran amorfni ogljik (aC: H) in tetraedrski amorfni ogljik (ta-C)..

Elementarni amorfni ogljik

Pogosto skrajšana kot aC ali a-C vključuje aktivni ogljik in saje. Sorte te skupine so pridobljene z nepopolnim zgorevanjem živalskih in rastlinskih snovi; kar pomeni, da gorijo s stehiometričnim pomanjkanjem kisika.

Imajo večji delež sp povezav2 v svoji molekularni strukturi ali organizaciji. Zamišljamo jih lahko kot vrsto združenih ravnin z različnimi orientacijami v prostoru, produkt tetraedrskih ogljikov, ki vzpostavljajo heterogenost v celotnem prostoru..

Iz njih so sintetizirani nanokompoziti z elektronskimi aplikacijami in razvojem materialov.

Amorfni hidrogenirani ogljik

Skrajšano kot a: H ali HAC. Med njimi so saje, dim, premog, pridobljen kot bitumen, in asfalt. Saje je mogoče zlahka razločiti, če je v gozdu v bližini mesta, kjer se v požarih, ki ga vlečejo v obliki krhkih črnih listov črne barve, opazijo požari..

Kot že ime pove, vsebuje vodik, vendar kovalentno vezan na ogljikove atome in ne molekularnega tipa (H2). To pomeni, da obstajajo C-H povezave. Če se iz ene od teh vezi spusti vodik, se bo pojavila orbita z neparnim elektronom. Če sta dva od teh neparnih elektronov zelo blizu drug drugemu, bosta medsebojno vplivala in povzročila tako imenovane viseče vezi (bingling bond, v angleščini).

Pri tej vrsti hidrogeniranih amorfnih ogljikovih filmov dobimo ali prevleke z nižjo trdoto kot tiste, narejene s ta-C.

Tetraedrski amorfni ogljik

Skrajšan kot ta-C, imenovan tudi ogljik, podoben diamantu. Vsebuje visok delež sp hibridiziranih povezav3.

K tej klasifikaciji spadajo filmi ali premazi amorfnega ogljika z amorfno tetraedrsko strukturo. Pomanjkajo vodik, imajo visoko trdoto in mnoge od njihovih fizikalnih lastnosti so podobne tistim iz diamanta.

Molekularno sestavljajo tetraedrni ogljiki, ki nimajo strukturnega vzorca dolgega dosega; medtem ko je v diamantu, red ostaja konstanten v različnih predelih kristala. Ta-C lahko kristalu predstavi določen vrstni red ali značilen vzorec, vendar le kratkotrajno.

Sestava

Premog je organiziran kot plasti črnih kamnin, ki vsebujejo druge elemente, kot so žveplo, vodik, dušik in kisik. Od tu nastajajo amorfni ogljiki, kot so premog, šota, antracit in lignit. Antracit je tisti, ki ima najvišjo sestavo ogljika.

Lastnosti

Pravi amorfni ogljik ima π vezi, ki se nahajajo z odstopanji v medatomskem razmiku in variaciji v veznem kotu. Ima hibridizirane povezave2 in sp3 katerih razmerje se spreminja glede na vrsto amorfnega ogljika.

Njegove fizikalne in kemijske lastnosti so povezane z njegovo molekularno organizacijo in njeno mikrostrukturo.

Na splošno ima lastnosti visoke stabilnosti in visoke mehanske trdote, toplotne odpornosti in odpornosti proti obrabi. Poleg tega je značilno, da ima visoko optično preglednost, nizek koeficient trenja in odpornost na različna korozijska sredstva.

Amorfni ogljik je občutljiv na učinke obsevanja, ima visoko elektrokemijsko stabilnost in električno prevodnost.

Uporabe

Vsak od različnih vrst amorfnega ogljika ima svoje značilnosti ali lastnosti in zelo posebne uporabe.

Premog

Premog je fosilno gorivo, zato je pomemben vir energije, ki se uporablja tudi za proizvodnjo električne energije. O vplivu premogovništva na okolje in njegovi uporabi v elektrarnah se danes veliko govori.

Aktivno oglje

Koristno je izvajati selektivne absorpcijske ali filtracijske procese onesnaževalcev v pitni vodi, razbarvajočih raztopinah in celo absorbirati žveplene pline..

Saje

Saje se pogosto uporablja pri proizvodnji pigmentov, tiskarskih barv in različnih barv. Ta ogljik na splošno izboljša trdnost in odpornost izdelkov iz gume.

Kot polnilo v pnevmatikah ali pnevmatikah povečuje odpornost proti obrabi in ščiti materiale pred degradacijo, ki jo povzroča sončna svetloba.

Amorfni ogljikovi filmi

Tehnološka uporaba amorfnih ogljikovih filmov ali premazov v sortah ploščatih in mikroelektronskih naprav narašča. Delež sp povezav2 in sp3 amorfni ogljikovi filmi imajo optične in mehanske lastnosti različne gostote in trdote.

Uporabljajo se tudi v protirefleksnih premazih, pri premazih za radiološko zaščito, med drugim.

Reference

  1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedija. (2018). Amorfni premog. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  3. Kouchi A. (2014) Amorfni ogljik. V: Amils R. et al. (eds) Enciklopedija astrobiologije. Springer, Berlin, Heidelberg.
  4. Yami (21. maj 2012). Allotropne oblike ogljika. Izterjano iz: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
  5. Science Direct. (2019). Amorfni ogljik. Vzpostavljeno iz: sciencedirect.com
  6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. in Bertran, E. (2011). Tribološke lastnosti fluoriranih amorfnih ogljikovih tankih filmov. Vzpostavljeno iz: researchgate.net