סוגי פחמן אמורפיים, תכונות ושימושים
ה פחמן אמורפי זה כל זה פחמן allotropic עם מבנים מלאים של פגמים מולקולריים ואי סדרים. המונח allotrope מתייחס לעובדה כי יסוד כימי אחד, כגון אטום הפחמן, יוצר מבנים מולקולריים שונים; כמה גבישי, ואחרים, כמו במקרה זה, אמורפי.
הפחמן אמורפי חסר מבנה גבישי ארוכי טווח המאפיין את היהלום ואת גרפיט. משמעות הדבר היא כי תבנית מבנית נשאר מעט קבוע אם אתה לדמיין אזורים של מוצק מאוד קרוב זה לזה; וכאשר הם רחוקים, ההבדלים ביניהם נעשים ברורים.
המאפיינים או תכונות פיסיקליות וכימיות של פחמן אמורפי שונים גם מאלה של גרפיט ויהלום. לדוגמה, יש לנו את הפחם המפורסם, מוצר של בעירה עץ (התמונה העליונה). זה לא חומר סיכה, וזה גם לא מבריק.
ישנם מספר סוגים של פחמן אמורפי בטבע אלה זנים ניתן גם להשיג synthetically. פחמן שחור, פחמן פעיל, פיח ופחם הם בין הצורות השונות של פחמן אמורפי..
לפחמן אמורפי יש שימושים חשובים ברמה של תעשיית ייצור החשמל, כמו גם בתעשיות הטקסטיל והתברואה.
אינדקס
- 1 סוגי פחמן אמורפי
- 1.1 לפי מקורו
- 1.2 מבנה
- 1.3 הרכב
- 2 מאפיינים
- 3 שימושים
- 3.1 הפחם
- 3.2 הופעל פחמן
- 3.3 פחמן שחור
- 3.4 סרטי פחמן אמורפיים
- 4 הפניות
סוגי פחמן אמורפי
ישנם מספר קריטריונים לסיווגם, כגון מקורם, הרכבם ומבנהם. זה תלוי ביחסים בין פחמנים עם הכלאות sp2 ו sp3; כלומר, אלה המגדירים מטוס או טטרהדרון, בהתאמה. לכן, מטריקס אנאורגני (מינרלוגי) של מוצקים אלה יכולים להיות מורכבים מאוד.
לפי מקורו
יש פחמן אמורפי ממוצא טבעי, כי זה תוצר של חמצון וצורות של פירוק של תרכובות אורגניות. בין סוג זה של פחמן הם פיח, פחמן ופחמן נגזר קרביד.
פחמן אמורפי סינתטי מיוצר על ידי תצהיר קשת קתודית טכניקות המקרטעת קתודית. באופן סינטטי, יהלום פחמן אמורפי או סרטים פחמן אמורפי מיוצרים גם.
מבנה
כמו כן הפחמן אמורפי ניתן מקובצים לשלושה סוגים גדולים, בהתאם לשיעור של sp2 או sp3 נוכח. יש את הפחמן אמורפי, אשר שייך מה שנקרא פחמן אמורפי היסודי (AC), פחמן אמורפי hydroated (AC: H), ואת פחמן אמורפי tetrahedral (ta-C).
פחמן אמורפי אלמנטרי
לעתים קרובות מקוצר כמו AC או A-C, הוא כולל פחמן מופעל פחמן שחור. זנים של קבוצה זו מתקבלים על ידי בעירה חלקית של בעלי חיים וירקות; כלומר, הם שורפים עם stoichiometric הגירעון של חמצן.
יש להם שיעור גבוה יותר של קישורים sp2 במבנה המולקולרי שלה או בארגון. ניתן לדמיין אותם כסדרה של מטוסים מקובצים, עם אוריינטציות שונות בחלל, תוצר של פחמן טטרה-אדרלי, המקימים הטרוגניות בכללותה.
מהם, nanocomposites כבר מסונתז עם יישומים אלקטרוניים ופיתוח חומרים.
פחמן אמורפי אמורפי
מקוצר כמו AC: H או HAC. ביניהם הוא פיח, עשן, פחם המופק כמו ביטומן, ואספלט. פיח ניתן להבחין בקלות כאשר יש אש בהר סמוך העיר או העיר, שם הוא ציין את זרמי אוויר לגרור אותו בצורה של עלים שחורים שבירים של צבע שחור.
כפי שהשם מרמז, הוא מכיל מימן, אך מקושרת קוולנטית אטומי פחמן, ולא של סוג מולקולרית (H2). כלומר, יש קישורים C-H. אם מימן הוא שוחרר מאחד האג"ח הללו, יהיה מסלול עם אלקטרון לא מזויף. אם שניים מהאלקטרונים הלא-מזויפים האלה קרובים מאוד זה לזה, הם יפעילו את מה שמכונה "קשרים מתנדנדים" (קשר מתנדנד, באנגלית).
עם סוג זה של סרטים פחמן אמורפי hydrogenated או ציפויים של קשיות נמוכה מתקבלים מאלו שנעשו עם TA-C.
פחמן אמורפי Tetrahedral
מקוצר כמו ta-C, המכונה גם פחמן דומה ליהלום. הוא מכיל שיעור גבוה של קישורים היברידית sp3.
לסיווג זה שייכים הסרטים או ציפויים של פחמן אמורפי, עם מבנה tetrahedral אמורפי. הם חסרים מימן, יש קשיחות גבוהה, ורבים התכונות הפיזיות שלהם דומים לאלה של יהלומים.
מולקולרית, זה מורכב פחמנים tetrahedral כי אין דפוס מבנית ארוכת טווח; בעוד שביהלום, הסדר נשאר קבוע באזורים שונים של הגביש. Ta-C עשוי להציג סדר מסוים או דפוס אופייני גביש, אבל רק לטווח קצר.
הרכב
הפחם מאורגן כמו שכבות של סלע שחור, המכיל אלמנטים אחרים כגון גופרית, מימן, חנקן וחמצן. מכאן מתעוררים פחמנים אמורפיים כגון פחם, כבול, אנתרציט וליגניט. את anthracite הוא כל אותם כי יש את הרכב פחמן הגבוהה ביותר.
מאפיינים
לפחמן אמורפי אמיתי יש אג"ח π הממוקמים עם סטיות במרווחים הבין-אטומיים ובשונות בזווית האג"ח. יש לה קישורים היברידית sp2 ו sp3 אשר היחסים שלהם משתנה בהתאם לסוג של פחמן אמורפי.
התכונות הפיסיקליות והכימיות שלו קשורות לארגון המולקולרי שלה ולמיקרו.
באופן כללי, יש לו תכונות של יציבות גבוהה וקשיות מכנית גבוהה, עמידות בחום והתנגדות ללבוש. בנוסף, הוא מאופיין כי יש לו שקיפות אופטית גבוהה, מקדם חיכוך נמוך, והתנגדות חומרים קורוזיביים שונים.
הפחמן אמורפי רגיש להשפעות הקרנה, בעל יציבות אלקטרוכימית גבוהה ומוליכות חשמלית, בין מאפיינים אחרים.
שימושים
כל אחד מסוגים שונים של פחמן אמורפי יש מאפיינים משלה או תכונות, ושימושים מאוד ספציפיים.
הפחם
פחם הוא דלק מאובן, ולכן הוא מקור חשוב של אנרגיה, אשר משמש גם לייצור חשמל. ההשפעה הסביבתית של תעשיית כריית הפחם והשימוש בה בתחנות כוח נדונו רבות היום.
פחמן פעיל
זה שימושי כדי לבצע קליטה סלקטיבית או סינון תהליכים של מזהמים במי שתייה, פתרונות דהוי, והוא יכול גם לספוג גופרית גזים.
פחמן שחור
פחמן שחור נמצא בשימוש נרחב בייצור של פיגמנטים, צבעי דפוס ומגוון צבעים. זה פחמן בדרך כלל משפר את הכוח ואת ההתנגדות של מאמרים שנעשו עם גומי.
כמו מילוי צמיגים או צמיגים מגביר את עמידותו ללבוש, ומגן על חומרים מפני השפלה שנגרם על ידי אור השמש.
סרטי פחמן אמורפיים
השימוש הטכנולוגי של סרטים פחמן אמורפי או ציפויים זנים של מסך שטוח מכשירים microelectronic גדל. חלקם של הקישורים sp2 ו sp3 עושה את סרטים פחמן אמורפי יש תכונות אופטיות מכניות של צפיפות משתנה וקשיות.
כמו כן, הם משמשים ציפוי antireflective, בציפויים להגנה רדיולוגית, בין שימושים אחרים.
הפניות
- צמרמורת & אטקינס. (2008). כימיה אנאורגנית (מהדורה רביעית). מק גרב היל.
- ויקיפדיה. (2018). פחם אמורפי. מקור: en.wikipedia.org
- Kouchi א (2014) פחמן אמורפי. ב: Amils R. et al. (עורכים) האנציקלופדיה של אסטרוביולוגיה. Springer, Berlin, היידלברג.
- יאמי (21 במאי 2012). צורות אלטרופיות של פחמן. שוחזר מ: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
- מדע ישיר. (2019). פחמן אמורפי. מקור: sciencedirect.com
- רוביו-רוי, מ ', קורבלה, ג' וברטרן, א '(2011). תכונות טריבוליות של פלואורציה אמורפי פחמן סרט דק. מקור: researchgate.net