Аморфні типи вуглецю, властивості та застосування



The аморфний вуглець це все, що алотропний вуглець зі структурами, повними молекулярними дефектами і нерівностями. Термін алотропія відноситься до того, що один хімічний елемент, такий як атом вуглецю, утворює різні молекулярні структури; деякі кристалічні, а інші, як у цьому випадку, аморфні.

Аморфному вуглецю не вистачає дальній кристалічної структури, що характеризує алмаз і графіт. Це означає, що структурна картина залишається злегка постійною, якщо візуалізувати регіони твердого тіла дуже близько один до одного; і коли вони далекі, їхні відмінності стають очевидними.

Характеристики або фізичні та хімічні властивості аморфного вуглецю також відрізняються від характеристик графіту та алмазу. Наприклад, ми маємо знаменитий деревний вугілля, продукт спалювання деревини (верхнє зображення). Це не мастило, і це не блискуче.

Існує кілька видів аморфного вуглецю в природі, і ці сорти також можуть бути отримані синтетично. Вуглецева сажа, активоване вугілля, сажа і вугілля відносяться до різних форм аморфного вуглецю..

Аморфний вуглець має важливе значення на рівні виробництва електроенергії, а також у текстильній та санітарній промисловості.

Індекс

  • 1 Види аморфного вуглецю
    • 1.1 За його походженням
    • 1.2 Структура
    • 1.3 Склад
  • 2 Властивості
  • 3 Використання
    • 3.1 Вугілля
    • 3.2 Активоване вугілля
    • 3.3 Сажа
    • 3.4 Аморфні вуглецеві плівки
  • 4 Посилання

Аморфні типи вуглецю

Існує кілька критеріїв їх класифікації, таких як їх походження, склад і структура. Останнє залежить від взаємозв'язку між атомами вуглецю з гібридизацією sp2 і sp3; тобто ті, які визначають площину або тетраедр, відповідно. Тому неорганічна (мінералогічна) матриця цих твердих тіл може стати дуже складною.

За його походженням

Існує аморфний вуглець природного походження, оскільки він є продуктом окислення і формами розкладання органічних сполук. Серед цього типу вуглецю є сажа, вуглець і вуглець, отримані з карбідів.

Синтетичний аморфний вуглець одержують методом катодного осадження та методами катодного розпилення. Синтетично також виготовляють алмазні аморфні вуглецеві або аморфні вуглецеві плівки.

Структура

Також аморфний вуглець може бути згрупований в три великих типи в залежності від частки sp2 або sp3 присутній. Існує аморфний вуглець, який належить до так званого елементарного аморфного вуглецю (aC), гідрованого аморфного вуглецю (aC: H) і тетраедричного аморфного вуглецю (ta-C)..

Елементний аморфний вуглець

Часто скорочено як aC або a-C, вона включає активоване вугілля і сажу. Сорти цієї групи отримують шляхом неповного згоряння тваринних і рослинних речовин; тобто вони спалюють зі стехіометричним дефіцитом кисню.

Вони мають більш високу частку sp посилання2 в його молекулярній структурі або організації. Їх можна уявити як ряд згрупованих площин, з різними орієнтаціями в просторі, продуктом тетраедричних вуглеводів, які встановлюють неоднорідність в цілому.

З них синтезовані нанокомпозити з електронними додатками та розробкою матеріалів.

Аморфний гідрований вуглець

Скорочене як a: H або HAC. Серед них сажа, дим, вугілля, видобуте як бітум, і асфальти. Сажа легко помітна, коли виникає пожежа в гори, що прилягає до міста або міста, де вона спостерігається в повітряних течіях, які тягнуть його у вигляді крихких чорних чорних кольорів.

Як випливає з назви, воно містить водень, але ковалентно пов'язаний з атомами вуглецю, а не молекулярного типу (H2). Тобто, існують посилання C-H. Якщо з однієї з цих зв'язків вивільняється водень, то виникне орбітальна з непарним електроном. Якщо два з цих неспарених електронів дуже близькі один до одного, вони будуть взаємодіяти, викликаючи так звані звисаючі зв'язки (звисаючі зв'язки, англійською мовою).

При цьому типі гідрогенізованих аморфних вуглецевих плівок або покриттів з більш низькою твердістю виходять, ніж ті, що зроблені з та-С.

Тетраедральний аморфний вуглець

Скорочене як ta-C, також називається вуглецем, аналогічним алмазу. Він містить високу частку sp-гібридизованих ланок3.

До цієї класифікації відносяться плівки або покриття з аморфного вуглецю, з аморфною тетраедричною структурою. Їм не вистачає водню, мають високу твердість, і багато їх фізичні властивості подібні до властивостей алмазу.

Молекулярно вона складається з тетраедричних вуглець, які не мають дальній структурної структури; в той час як в алмазі порядок залишається постійним в різних областях кристала. Та-С може представляти певний порядок або характерний малюнок до кристала, але тільки короткого діапазону.

Композиція

Вугілля організовано як шари чорної породи, що містить інші елементи, такі як сірка, водень, азот і кисень. Звідси виникають аморфні вуглеводи, такі як вугілля, торф, антрацит і лігніт. Антрацит - це все, що має найвищу вуглецеву композицію.

Властивості

Справжній аморфний вуглець має π зв'язки, розташовані з відхиленнями в міжатомному інтервалі і зміною кута зв'язку. Він має гібридизовані зв'язки2 і sp3 зв'язок яких залежить від типу аморфного вуглецю.

Його фізичні та хімічні властивості пов'язані з його молекулярною організацією та її мікроструктурою.

Загалом, він має властивості високої стабільності і високої механічної твердості, термостійкості і зносостійкості. Крім того, вона характеризується тим, що має високу оптичну прозорість, низький коефіцієнт тертя і стійкість до різних корозійних агентів.

Аморфний вуглець, чутливий до впливу опромінення, має високу електрохімічну стабільність і електропровідність, серед інших властивостей.

Використання

Кожен з різних типів аморфного вуглецю має свої особливості або властивості і дуже особливе застосування.

Вугілля

Вугілля є викопним паливом, і тому він є важливим джерелом енергії, який також використовується для виробництва електроенергії. Сьогодні широко обговорюється вплив вугільної промисловості на навколишнє середовище та її використання на електростанціях.

Активоване вугілля

Корисно проводити селективні процеси поглинання або фільтрації забруднюючих речовин у питній воді, знебарвлюються розчинах і навіть поглинати сірчані гази.

Сажа

Сажа широко використовується у виробництві пігментів, друкарських фарб і різних фарб. Цей вуглець зазвичай підвищує міцність і стійкість виробів, виготовлених з гуми.

В якості наповнювача в шинах або шинах підвищується його стійкість до зносу, а також захищаються матеріали від деградації, викликаної сонячним світлом.

Аморфні вуглецеві плівки

Технологічне використання аморфних вуглецевих плівок або покриттів у різновидів плоских екранів і мікроелектронних пристроїв зростає. Частка sp ланок2 і sp3 робить аморфні вуглецеві плівки мають оптико-механічні властивості різної щільності і твердості.

Крім того, вони використовуються в просвітлюючих покриттях, в покриттях для радіологічного захисту, серед інших застосувань.

Список літератури

  1. Shiver & Atkins. (2008). Неорганічна хімія (Четверте видання). Mc Graw Hill.
  2. Вікіпедія. (2018). Аморфний вугілля. Отримано з: en.wikipedia.org
  3. Kouchi A. (2014) Аморфний вуглець. В: Amils R. et al. (ред.) Енциклопедія астробіології. Спрінгер, Берлін, Гейдельберг.
  4. Ямі (21 травня 2012 р.) Аллотропні форми вуглецю. Відновлено з: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
  5. Наука Пряма. (2019). Аморфний вуглець. Отримано з: sciencedirect.com
  6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. і Bertran, E. (2011). Трибологічні властивості фторованих аморфних вуглецевих тонких плівок. Отримано з: researchgate.net