De amorfe koolstof Het is allemaal dat allotrope koolstof met structuren vol moleculaire defecten en onregelmatigheden. De term allotroop verwijst naar een enkel chemisch element, zoals het koolstofatoom, dat verschillende moleculaire structuren vormt; sommige kristallijn, en andere, zoals in dit geval, amorf.
Amorfe koolstof mist de kristallijne structuur op lange afstand die kenmerkend is voor diamant en grafiet. Dit betekent dat het structurele patroon enigszins constant blijft bij het bekijken van gebieden van de vaste stof die zeer dicht bij elkaar liggen; En als ze ver weg zijn, worden hun verschillen duidelijk.
De fysische en chemische kenmerken of eigenschappen van amorf koolstof verschillen ook van die van grafiet en diamant. Zo is er de bekende houtskool, een product van houtverbranding (bovenste afbeelding). Dit is geen glijmiddel en het is ook niet glanzend.
Er zijn verschillende soorten amorfe koolstof in de natuur en deze soorten kunnen ook synthetisch worden verkregen. Tot de verschillende vormen van amorfe koolstof behoren roet, actieve kool, roet en houtskool..
Amorfe koolstof heeft belangrijke toepassingen in de energieopwekkingsindustrie, maar ook in de textiel- en gezondheidsindustrie.
Artikel index
Er zijn verschillende criteria om ze te classificeren, zoals hun oorsprong, samenstelling en structuur. Dit laatste hangt af van de relatie tussen de koolstofatomen met sp-hybridisatiestwee en sp3dat wil zeggen, die welke respectievelijk een vlak of een tetraëder definiëren. Daarom kan de anorganische (mineralogische) matrix van deze vaste stoffen erg complex worden..
Er is amorfe koolstof van natuurlijke oorsprong, omdat het het product is van oxidatie en vormen van ontbinding van organische verbindingen. Dit type koolstof omvat roet, steenkool en koolstof afgeleid van carbiden..
Synthetische amorfe koolstof wordt geproduceerd door middel van kathodische boogafzetting en sputtertechnieken. Synthetisch worden ook diamantachtige amorfe koolstofbekledingen of amorfe koolstoffilms vervaardigd..
Ook amorf koolstof kan worden gegroepeerd in drie hoofdtypen, afhankelijk van het aandeel sp-bindingentwee of sp3 Cadeau. Er is de amorfe koolstof, die behoort tot de zogenaamde elementaire amorfe koolstof (aC), de gehydrogeneerde amorfe koolstof (aC: H) en de tetraëdrische amorfe koolstof (ta-C).
Vaak afgekort BC of BC, het omvat actieve kool en roet. De variëteiten van deze groep worden verkregen door onvolledige verbranding van dierlijke en plantaardige stoffen; dat wil zeggen, ze branden met een stoichiometrisch zuurstoftekort.
Ze hebben een hoger aandeel sp-linkstwee in zijn structuur of moleculaire organisatie. Ze kunnen worden voorgesteld als een reeks gegroepeerde vlakken, met verschillende oriëntaties in de ruimte, een product van de tetraëdrische koolstofatomen die heterogeniteit in het geheel bewerkstelligen..
Van hen zijn nanocomposieten gesynthetiseerd met elektronische toepassingen en materiaalontwikkeling..
Afgekort als BC: H of HAC. Deze omvatten roet, rook, gewonnen steenkool zoals bitumen en asfalt. Roet is gemakkelijk te onderscheiden wanneer er brand is in een berg nabij een stad of dorp, waar het wordt waargenomen in de luchtstromen die het dragen in de vorm van fragiele zwarte bladeren met een zwarte kleur..
Zoals de naam suggereert, bevat het waterstof, maar covalent gebonden aan koolstofatomen, en niet van het moleculaire type (HtweeDat wil zeggen, er zijn C-H-bindingen. Als een van deze bindingen waterstof vrijkomt, zal het een orbitaal zijn met een ongepaard elektron. Als twee van deze ongepaarde elektronen erg dicht bij elkaar zijn, zullen ze een interactie aangaan en de zogenaamde hangende bindingen veroorzaken..
Met dit type gehydrogeneerde amorfe koolstof worden films of coatings met een lagere hardheid verkregen dan die gemaakt met ta-C.
Afgekort als ta-C, ook wel diamantachtige koolstof genoemd. Bevat een hoog aandeel sp-gehybridiseerde bindingen3.
Amorfe koolstoffilms of coatings met een amorfe tetraëdrische structuur behoren tot deze classificatie. Ze missen waterstof, hebben een hoge hardheid en veel van hun fysische eigenschappen zijn vergelijkbaar met die van diamant.
Moleculair gezien bestaat het uit tetraëdrische koolstofatomen die geen structureel patroon over lange afstand vertonen; terwijl bij diamant de volgorde constant blijft in verschillende gebieden van het kristal. De ta-C kan een bepaalde volgorde of patroon vertonen dat kenmerkend is voor een kristal, maar alleen op korte afstand.
Steenkool is georganiseerd als zwarte gesteentelagen die andere elementen bevatten zoals zwavel, waterstof, stikstof en zuurstof. Hieruit ontstaan amorfe koolstofatomen zoals steenkool, turf, antraciet en bruinkool. Antraciet is degene met de hoogste koolstofsamenstelling van allemaal.
Echte amorfe koolstof heeft gelokaliseerde π-bindingen met afwijkingen in interatomaire afstand en variatie in bindingshoek. Het heeft sp-gehybridiseerde koppelingentwee en sp3 waarvan de relatie varieert afhankelijk van het type amorfe koolstof.
De fysische en chemische eigenschappen zijn gerelateerd aan de moleculaire organisatie en de microstructuur..
Over het algemeen heeft het eigenschappen van hoge stabiliteit en hoge mechanische hardheid, hittebestendigheid en slijtvastheid. Bovendien wordt het gekenmerkt door zijn hoge optische transparantie, lage wrijvingscoëfficiënt en weerstand tegen verschillende corrosieve stoffen..
Amorfe koolstof is onder meer gevoelig voor de effecten van straling, heeft een hoge elektrochemische stabiliteit en elektrische geleidbaarheid..
Elk van de verschillende soorten amorfe koolstof heeft zijn eigen kenmerken of eigenschappen en zeer specifieke toepassingen..
Steenkool is een fossiele brandstof en daarom een belangrijke energiebron, die ook wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken. De milieu-impact van de kolenmijnindustrie en het gebruik ervan in energiecentrales wordt vandaag fel bediscussieerd.
Het is nuttig voor selectieve absorptie of filtratie van verontreinigingen uit drinkwater, ontkleurende oplossingen en kan zelfs zwavelgassen absorberen.
Carbon black wordt veel gebruikt bij het maken van pigmenten, drukinkten en een verscheidenheid aan verven. Deze koolstof verbetert in het algemeen de sterkte en weerstand van artikelen gemaakt met rubber..
Als vulstof in velgen of banden verhoogt het hun weerstand tegen slijtage en beschermt het materialen tegen aantasting door zonlicht..
Het technologische gebruik van amorfe koolstoffilms of coatings in verschillende flatpanel- en micro-elektronische apparaten neemt toe. Het aandeel van sp-linkstwee en sp3 zorgt ervoor dat amorfe koolstoffilms optische en mechanische eigenschappen hebben met variabele dichtheid en hardheid.
Ze worden onder meer ook gebruikt in antireflecterende coatings, in coatings voor stralingsbescherming..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.