Hva er allotropes av Carbon?

December 20  by Eliza

Karbon, på grunn av sin unike kjemiske bindeegenskapene, har de mest stabile allotropes av noe element. Noen allotropes av karbon, så som grafitt og diamant, naturlig fore; andre, for eksempel nanorør, må fremstilles i laboratoriet. Carbon overflod og allsidighet gjør den til en av de mest studerte materialer i nanoteknologi, og dets allotropes har et bredt utvalg av nyttige egenskaper, for eksempel høy strekkfasthet og høye smeltepunkt.

Amorft karbon og grafitt er de to vanligste allotropes, og de utgjør flertallet av naturlige karbonforbindelser som kull og sot. Amorft karbon har ingen spesiell krystallstruktur, som de fleste glass. Karbonatomene i grafitt er arrangert i lag; hvert lag har sterke bånd som holder den sammen, men lagene ikke binde sterkt, og de kan lett gnis av hverandre. Pure pyrolytisk grafitt, hvor sjiktene er alle anordnet i samme plan, er en ekstremt sterk, varmebestandig materiale som brukes i høyt stress, miljøer med høy temperatur. Grafitt er elektrisk ledende og kan benyttes som en moderator for kjernereaktorer.

Diamant, den andre naturlige karbon allotrop, har et stivt, sammenlåsende krystallstruktur. Diamond er en av de vanskeligste stoffer kjent, og brukes i industrien til å male og klippe materialer. Gjennomsiktigheten og holdbarhet av diamant gjør det svært dyrebare som en edelsten, og smykker virksomhet har slått diamantutvinning i en multi-milliard dollar industrien. Diamant kan fremstilles syntetisk fra andre allotropes, men det krever ekstremt høye temperaturer og trykk til å danne.

Andre, mer eksotiske allotropes inkluderer buckyballs, nanorør og karbon nanofoam. Disse forekommer naturlig i sot, og har blitt funnet i det minste en planetarisk tåke, men de kan også lages syntetisk. Buckyballs er lukket, kuleformede nettverk av karbonatomer, som utgjør sammenlåsnings femkanter og sekskanter. Karbon nanorør har samme struktur som grafitt, men i stedet for å ha en stabel av lag, brytes et nanorør rundt og bindinger med seg selv og danner en lang sylinder. Karbon nanorør har svært høy strekkfasthet, noe som gjør dem attraktive som nye byggematerialer, selv om de ikke er på langt nær så sterk under kompresjon.

  • Et stykke karbon.
  • En stjernetåke.
  • Diamanter er en allotrope av karbon.