Jenis, sifat dan kegunaan karbon amorfus

The karbon amorf ia adalah semua karbon allotropik dengan struktur yang penuh dengan kecacatan molekul dan penyelewengan. Istilah allotrop merujuk kepada fakta bahawa satu unsur kimia, seperti atom karbon, membentuk struktur molekul yang berbeza; sesetengah kristal, dan lain-lain, seperti dalam kes ini, amorfus.

Karbon amorf tidak mempunyai struktur kristal jarak jauh yang mencirikan berlian dan grafit. Ini bermakna corak struktur tetap sedikit malar jika anda memvisualisasikan kawasan pepejal yang sangat rapat antara satu sama lain; dan apabila mereka jauh, perbezaan mereka menjadi jelas.

Ciri-ciri atau sifat fizikal dan kimia karbon amorf juga berbeza daripada grafit dan berlian. Sebagai contoh, kami mempunyai arang yang terkenal, produk pembakaran kayu (imej atas). Ini bukan pelincir, dan ia tidak berkilat sama ada.

Terdapat beberapa jenis karbon amorf dalam alam semula jadi dan jenis ini juga boleh diperoleh secara sintetik. Karbon hitam, karbon diaktifkan, jelaga dan arang adalah antara pelbagai bentuk karbon amorf..

Karbon amorf mempunyai penggunaan penting pada tahap industri penjanaan kuasa, serta industri tekstil dan kebersihan.

Indeks

• 1 Jenis karbon amorf
  • 1.1 Menurut asalnya
  • 1.2 Struktur
  • 1.3 Komposisi
• 2 Hartanah
• 3 Kegunaan
  • 3.1 Arang batu
  • 3.2 Karbon diaktifkan
  • 3.3 Karbon hitam
  • 3.4 Filem karbon amorfus
• 4 Rujukan

Jenis karbon amorfus

Terdapat beberapa kriteria untuk mengklasifikasikannya, seperti asal, komposisi dan strukturnya. Yang kedua bergantung pada hubungan antara karbon dengan sp hybridizations² dan sp³; iaitu, mereka yang menentukan satah atau tetrahedron, masing-masing. Oleh itu, matriks organik (mineralogi) pepejal ini boleh menjadi sangat kompleks.

Menurut asalnya

Terdapat karbon amorf yang berasal dari semula jadi, kerana ia adalah produk pengoksidaan dan bentuk penguraian sebatian organik. Antara jenis karbon ini adalah jelaga, karbon dan karbon yang berasal dari karbida.

Karbon amorf sintetik dihasilkan oleh pemendapan arka katod dan teknik sputtering cathodic. Secara sintetik, karbon berlian amorf atau filem karbon amorf juga dihasilkan.

Struktur

Juga karbon amorf boleh dikelompokkan kepada tiga jenis besar bergantung kepada proporsi sp² atau sp³ hadir. Terdapat karbon amorf yang dimiliki oleh apa yang dipanggil karbon amorf unsur (aC), karbon amorf yang terhidrogenasi (aC: H), dan karbon amorf yang tetrahedral (ta-C).

Karbon amorf aligal

Sering disingkat sebagai aC atau a-C, ia termasuk karbon diaktifkan dan karbon hitam. Varieti kumpulan ini diperolehi oleh pembakaran haiwan dan sayur-sayuran yang tidak lengkap; iaitu, mereka membakar dengan defisit stoikiometri oksigen.

Mereka mempunyai perkadaran sp yang lebih tinggi² dalam struktur atau organisasi molekulnya. Mereka boleh dibayangkan sebagai satu siri pesawat berkumpulan, dengan orientasi yang berlainan di angkasa, produk dari karbohidrat tetrahedral yang menubuhkan heterogenitas secara keseluruhan.

Dari mereka, nanokomposit telah disintesis dengan aplikasi elektronik dan pembangunan bahan.

Karbon terhidrogenasi amorf

Singkatan sebagai aC: H atau HAC. Antaranya jelaga, asap, arang batu yang diekstrak sebagai bitumen, dan asfalt. Soot mudah dibezakan apabila terdapat kebakaran di gunung bersebelahan dengan bandar atau bandar, di mana ia diperhatikan dalam arus udara yang menyeretnya dalam bentuk daun hitam rapuh warna hitam.

Seperti namanya, ia mengandungi hidrogen, tetapi covalently dikaitkan dengan atom karbon, dan bukan jenis molekul (H₂). Iaitu, terdapat pautan C-H. Jika hidrogen dilepaskan dari salah satu ikatan ini, akan ada orbit dengan elektron yang tidak berpasangan. Sekiranya dua elektron yang tidak berpasangan itu sangat dekat antara satu sama lain, mereka akan berinteraksi dengan menimbulkan ikatan yang ditelan (bonding yang ditelan, dalam bahasa Inggeris).

Dengan jenis filem karbon amorf yang terhidrogenasi atau salutan kekerasan yang lebih rendah diperoleh daripada yang dibuat dengan ta-C.

Karbon amorf tetrahedral

Singkatan sebagai ta-C, juga dikenali sebagai karbon yang serupa dengan berlian. Ia mengandungi nisbah sp hybridized yang tinggi³.

Untuk klasifikasi ini tergolong filem atau lapisan karbon amorf, dengan struktur tetrahedral amorf. Mereka kekurangan hidrogen, mempunyai kekerasan yang tinggi, dan banyak sifat fizikal mereka sama dengan berlian.

Secara molekular, ia terdiri daripada karbon tetrahedral yang tidak mempunyai corak struktur jangka panjang; manakala dalam berlian, perintah tetap tetap di kawasan berlainan kristal. Ta-C boleh mengemukakan corak tertentu atau ciri kepada kristal, tetapi hanya jarak pendek.

Komposisi

Arang batu ini diorganisasikan sebagai strata batu hitam, mengandungi unsur-unsur lain seperti sulfur, hidrogen, nitrogen dan oksigen. Dari sini timbul karbon amorf seperti arang batu, gambut, antrasit dan lignit. Antrasit adalah semua yang mempunyai komposisi karbon tertinggi.

Hartanah

Karbon amorf yang benar mempunyai ikatan π yang terletak dengan penyimpangan dalam jarak interaksi dan variasi pada sudut ikatan. Ia mempunyai pautan sp hybridised² dan sp³ yang mana hubungannya berbeza mengikut jenis karbon amorf.

Ciri fizikal dan kimianya berkaitan dengan organisasi molekulnya dan struktur mikronya.

Secara umum, ia mempunyai sifat kestabilan yang tinggi dan kekerasan mekanikal yang tinggi, rintangan haba dan rintangan haus. Di samping itu, ia dicirikan kerana ia mempunyai ketelusan optik yang tinggi, pekali geseran yang rendah, dan penentangan terhadap pelbagai agen menghakis.

Karbon amorf sensitif terhadap kesan penyinaran, mempunyai kestabilan elektrokimia yang tinggi dan kekonduksian elektrik, antara sifat-sifat lain.

Kegunaan

Setiap jenis karbon amorf yang berlainan mempunyai ciri atau sifatnya sendiri, dan kegunaan yang sangat khusus.

Arang batu

Batu arang adalah bahan api fosil, dan karenanya ia merupakan sumber tenaga yang penting, yang juga digunakan untuk menjana tenaga elektrik. Impak alam sekitar industri perlombongan arang batu dan penggunaannya dalam loji kuasa banyak dibincangkan hari ini.

Karbon diaktifkan

Ia berguna untuk menjalankan penyerapan terpilih atau proses penapisan bahan pencemar dalam air minuman, penyelesaian larutan, dan juga boleh menyerap gas sulfur.

Karbon hitam

Karbon hitam digunakan secara meluas dalam pengeluaran pigmen, dakwat percetakan dan pelbagai cat. Karbon ini umumnya meningkatkan kekuatan dan rintangan artikel yang dibuat dengan getah.

Oleh kerana pengisi dalam tayar atau tayar meningkatkan ketahanannya untuk dipakai, dan melindungi bahan-bahan dari degradasi yang disebabkan oleh sinar matahari.

Filem karbon amorf

Penggunaan teknologi filem atau lapisan karbon amorf dalam pelbagai jenis skrin rata dan peranti mikroelektronik semakin berkembang. Perkadaran pautan sp² dan sp³ membuat filem karbon amorf mempunyai ciri-ciri optik dan mekanikal bagi ketumpatan dan kekeruhan yang berlainan.

Juga, ia digunakan dalam lapisan antireflective, dalam pelapis untuk perlindungan radiologi, antara kegunaan lain.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Arang batu amorfus. Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
3. Kouchi A. (2014) Karbon Amorf. In: Amils R. et al. (eds) Ensiklopedia Astrobiologi. Springer, Berlin, Heidelberg.
4. Yami (21 Mei 2012). Bentuk karbon allotropic. Pulih daripada: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
5. Sains Terus. (2019). Karbon amorf. Diperolehi daripada: sciencedirect.com
6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. dan Bertran, E. (2011). Sifat-sifat Tribological Filem Nipis Karbon Amorf Yang Fluorin. Diperolehi daripada: researchgate.net