Jakie są alotropy węgla?

Węgiel, ze względu na unikalne właściwości wiązania chemicznego, ma najbardziej stabilne alotropy dowolnego pierwiastka.Niektóre alotropy węgla, takie jak grafit i diament, występują naturalnie;Inne, takie jak nanorurki, muszą być wytwarzane w laboratorium.Obfitość i wszechstronność węgli sprawiają, że jest to jeden z najbardziej badanych materiałów w badaniach nanotechnologii, a jego alotropy mają szeroki zakres przydatnych właściwości, takich jak wysoka wytrzymałość na rozciąganie i wysokie temperatury topnienia.

Węgiel amorficzny i grafit to dwa najczęstsze alotropy,I stanowią większość naturalnych związków węglowych, takich jak węgiel i sadza.Amorficzny węgiel nie ma konkretnej struktury krystalicznej, podobnie jak większość szklanek.Atomy węgla w graficie są ułożone w warstwach;Każda warstwa ma mocne wiązania, które trzymają je razem, ale warstwy nie łączą się silnie i można je łatwo pocierać.Czysty pirolityczny grafit, w którym wszystkie warstwy są ułożone w tej samej płaszczyźnie, jest niezwykle silnym, odpornym na ciepło materiał stosowany w środowiskach wysokiej i wysokiej stresu.Graphit prowadzi energię elektryczną i może być stosowany jako moderator reaktorów jądrowych.

Diament, drugi naturalny allotrop węgla, ma sztywną, blokującą strukturę krystaliczną.Diamond jest jedną z najtrudniejszych znanych substancji i jest stosowany w przemyśle do szlifowania i przecinania materiałów.Przejrzystość i trwałość diamentu sprawiają, że jest bardzo ceniony jako kamień szlachetny, a branża biżuterii zamieniła wydobycie diamentów w przemysł wielomiliardowych dolarów.Diament może być wytwarzany syntetycznie z innych alotropów, ale wymaga wyjątkowo wysokich temperatur i ciśnień.

Inne, bardziej egzotyczne alotropy obejmują buckyballs, nanorurki i nanofoam węglowy.Występują one naturalnie w sadzy i znaleziono w co najmniej jednej mgławicy planetarnej, choć można je również utworzyć syntetycznie.Buckyballs są zamknięte, w kształcie kulki sieci atomów węgla, które tworzą blokujące pbylaże i sześciokąt.Nanorurki węglowe mają tę samą strukturę co grafit, ale zamiast stosu warstw, nanorurka owija się i wiąże się ze sobą, tworząc długi cylinder.Nanorurki węglowe mają bardzo wysoką wytrzymałość na rozciąganie, co czyni je atrakcyjnymi jak nowe materiały budowlane, chociaż nie są tak silne w kompresji.