2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Šta zajedničko imaju tvrdi dijamant, meki grafit i egzotični fulerini i nanocijevi? Sve su to alotropi ugljika, odnosno različite jednostavne tvari sastavljene od jedne vrste elementa. Pogledajmo tabelu ispod:
| Allotropes | Formula | Struktura |
| čađa | C (slučajna struktura sa prevlašću ugljika sp2) | |
| Grafit | C(paralelni listovi vezanih aromatičnih prstenova) |
|
| Dijamant | C (kristali sa ugljeničnim sp3) |
|
| Fullerenes | C60 je najčešći, ali postoje desetine drugih molekula kao što su C20 i C70 |
|
| Ugljične nanocijevi | C, to su cijevi sa strukturom sličnom grafitnim pločama. |
|
Ovi alotropi imaju još jedan zajednički aspekt: imaju beskonačno korištenje, zahvaljujući svojim jedinstvenim svojstvima. Detaljno ćemo opisati ove namjene i svojstva:
Amorfni ugljenik kao pigmentcrna
Amorfni ugljik je oblik sličan grafitu, ali sa mnogo "defekta", odnosno bez velikih ploča koje se pojavljuju u grafitu. Može se pripremiti na različite načine (i sa različitim stupnjevima čistoće), od hvatanja čađi, do karbonizacije biljnog ili životinjskog materijala, što dovodi do aktivnog uglja.
Njegova glavna upotreba je kao crni pigment, u bojilima, hrani i drugim materijalima kao što su gume, te kao dezodorirajući i filterski materijal za vodu i plinove u maskama.
Grafit za pisanje i više
Grafit se sastoji od opsežnih slojeva atoma ugljika, koji formiraju listove sa pričvršćenim prstenovima – manje-više kao tkanina. Ove karbonske krpe lako klize jedna preko druge i kada pišete grafitnom olovkom, trag koji se ostavlja nastaje zbog širenja ovih slojeva dok se olovka trlja o papir.
Ovo isto svojstvo “klizanja” grafita omogućava mu da se koristi kao mazivo, posebno za visoke temperature – pošto ovaj materijal otporan na temperature veće od 3000 ºC prije nego što počne da se topi. Iz istog razloga, a i zato što prilično lako provodi električnu energiju, grafit se može koristiti kao elektroda za električne peći, gdje provodi dovoljno električne struje da topi metale.
Dijamanti nisu zauvijek
Dijamanti su najčvršća poznata prirodna supstanca. Oni su gusti i providni, kada su čisti, sa visokim indeksom prelamanja koji više raspršuje svjetlostefikasnost od staklene prizme (posebno nakon što je kamenovana).
Zbog svoje tvrdoće, tradicionalno se koriste za rezanje drugih materijala, a nedavno su proizvedeni fini slojevi dijamanata za zaštitu vrlo posebnih površina. Oni su također električni izolatori i odlični provodnici topline. Ali dijamanti nisu vječni jer, budući da su ugljik, mogu gorjeti u plamenu dovoljno vrućem u prisustvu O2.
Fulereni su karbonske kuglice
Fulereni su jedini molekularni alotrop ugljenika, odnosno nisu oblici sa hiljadama aglomeriranih atoma. To su male kuglice sa određenim brojem atoma ugljika. C60 je najčešći, ali postoje desetine drugih molekula, kao što su C20 i C70.
Otkriveni su 1985. godine, kada su naučnici istraživali vrste makromolekula ugljika koji se mogu formirati u maglinama u svemiru. Danas je poznato da u čađi i nekim mineralima ima tragova fulerena. Još nema komercijalnih aplikacija, ali da, mnogo potencijalnih aplikacija.
Nanocevi su rezultat istraživanja sa fulerenima
Istraživanje sa fulerenima donelo je istraživačima roman 1996. godine. I podstaklo je polje alotropa ugljenika. Danas postoje hiljade istraživača koji rade sa jednim ili drugim neobičnim oblikom ugljenika, nanocevima.
Zamislite da je jedan od onih dobro poznatih listova grafita savijen u cijev. Nanocijev je manje-višeto može biti jednostruki, dvostruki ili višestruki zidovi, otvoreni ili zatvoreni. Ove cijevi su gotovo jednodimenzionalne (imaju dužinu mnogo veću od širine) i postoje različiti prototipovi elektronskih kola, uređaja i materijala koji sadrže nanocijevi. Prognoze proizvoda za medicinsku oblast su vrlo zanimljive.
Kao što vidite, ugljenik, ovaj element tako dobro poznat čovječanstvu, još uvijek ima mnogo iznenađenja u spremištu za budućnost.
