Alotrop karbon

alotrop
Artikel utama: Alotrop karbon

Karbon atom adalah spesies yang sangat pendek - hidup dan , oleh karena itu, karbon stabil pada berbagai struktur multi- atom dengan konfigurasi molekul yang berbeda disebut alotrop . Tiga alotrop relatif terkenal karbon adalah karbon amorf , grafit , dan intan . Setelah dianggap eksotis , fullerene yang saat ini sering disintesis dan digunakan dalam penelitian , mereka termasuk bulky balls , [ 25 ] [ 26 ] karbon nanotube , [ 27 ] nanobuds karbon [ 28 ] dan nanofibers [ 29 ] [ 30 ] Beberapa alotrop eksotis lainnya juga . telah ditemukan , seperti Lonsdaleite , [ 31 ] kaca karbon , [ 32 ] nanofoam karbon [ 33 ] dan karbon acetylenic linear ( carbyne ) . [ 34 ]

Bentuk amorf adalah bermacam-macam atom karbon dalam non - kristal , tidak teratur , fase kaca , yang pada dasarnya adalah grafit tetapi tidak diadakan di macrostructure kristal . Hal ini hadir sebagai bubuk , dan merupakan konstituen utama dari zat-zat seperti arang , jelaga ( jelaga ) dan karbon aktif . Pada tekanan yang normal karbon berbentuk grafit , di mana setiap atom terikat trigonally untuk tiga orang lainnya dalam sebuah pesawat yang terdiri dari cincin heksagonal menyatu , seperti orang-orang dalam hidrokarbon aromatik . [ 35 ] jaringan yang dihasilkan adalah 2 - dimensi , dan yang dihasilkan lembaran datar ditumpuk dan longgar terikat melalui kekuatan lemah van der Waals . Hal ini memberikan grafit kelembutan dan sifat membelah nya ( lembar menyelinap dengan mudah melewati satu sama lain ) . Karena delokalisasi dari salah satu elektron terluar dari setiap atom untuk membentuk π - awan , grafit melakukan listrik , tetapi hanya pada bidang masing-masing lembar kovalen . Hal ini menghasilkan konduktivitas listrik yang lebih rendah massal untuk karbon daripada kebanyakan logam . Delokalisasi juga menyumbang stabilitas energik grafit atas berlian pada suhu kamar .
Beberapa alotrop karbon : a) diamond ; b ) grafit ; c ) Lonsdaleite ; d - f ) fullerenes ( C60 , C540 , C70 ) ; g ) karbon amorf ; h) nanotube karbon.

Pada tekanan yang sangat tinggi karbon membentuk berlian alotrop lebih kompak , memiliki hampir dua kali kepadatan grafit . Di sini , setiap atom terikat tetrahedrally empat orang lain , sehingga membuat jaringan 3 - dimensi mengerut cincin beranggota enam atom . Diamond memiliki struktur kubik yang sama seperti silikon dan germanium dan karena kekuatan ikatan karbon - karbon , itu adalah substansi yang paling sulit alami dalam hal ketahanan terhadap goresan . Berlawanan dengan kepercayaan populer bahwa " berlian adalah selamanya " , mereka sebenarnya termodinamika tidak stabil dalam kondisi normal dan berubah menjadi grafit . [ 13 ] Namun , karena hambatan energi aktivasi yang tinggi , transisi ke grafit begitu sangat lambat pada suhu kamar untuk menjadi kentara . Dalam beberapa kondisi , karbon mengkristal sebagai Lonsdaleite . Formulir ini memiliki kisi kristal heksagonal di mana semua atom yang terikat secara kovalen . Oleh karena itu , semua sifat-sifat Lonsdaleite yang dekat dengan orang-orang dari berlian . [ 31 ]

Fullerenes memiliki struktur grafit - seperti, tapi bukannya packing murni heksagonal , mereka juga mengandung segilima ( atau bahkan heptagons ) dari atom karbon , yang tikungan lembar menjadi bola , elips atau silinder . Sifat-sifat fullerenes ( dibagi menjadi buckyballs , buckytubes dan nanobuds ) belum dianalisis secara penuh dan mewakili daerah intens penelitian di Nanomaterials . Nama " fullerene " dan " buckyball " diberikan setelah Richard Buckminster Fuller , popularizer kubah geodesik , yang menyerupai struktur fullerene . The bulky balls adalah molekul cukup besar terbentuk sepenuhnya karbon terikat trigonally , membentuk spheroids ( yang paling terkenal dan paling sederhana adalah soccerball berbentuk C60 Buckminsterfullerene ) . [ 25 ] Karbon nanotube secara struktural mirip dengan buckyballs , kecuali bahwa setiap atom terikat trigonally di lembaran melengkung yang membentuk silinder berongga . [ 26 ] [ 27 ] nanobuds pertama kali dilaporkan pada tahun 2007 dan Bucky hibrida bahan tabung / buckyball ( bulky balls secara kovalen terikat pada dinding luar nanotube a) yang menggabungkan sifat-sifat baik dalam struktur tunggal . [ 28 ]

Dari alotrop ditemukan lainnya , nanofoam karbon adalah alotrop feromagnetik ditemukan pada tahun 1997 . Ini terdiri dari low-density cluster perakitan atom karbon dirangkai dalam web tiga dimensi longgar , di mana atom terikat trigonally dalam enam - tujuh dan cincin beranggota . Ini adalah salah satu yang paling ringan padatan dikenal , dengan kepadatan sekitar 2 kg/m3 . [ 36 ] Demikian pula , karbon kaca mengandung proporsi yang tinggi porositas tertutup , [ 32 ] tetapi bertentangan dengan grafit normal, lapisan graphitic tidak ditumpuk seperti halaman dalam sebuah buku , tetapi memiliki pengaturan yang lebih acak . Linear acetylenic karbon [ 34 ] memiliki struktur kimia [ 34 ] - ( C ::: C ) n - . Karbon dalam modifikasi ini adalah linier dengan hibridisasi orbital sp , dan merupakan polimer dengan ikatan tunggal dan tiga . Jenis carbyne adalah kepentingan yang cukup besar untuk nanoteknologi sebagai modulus Young adalah empat puluh kali bahwa bahan yang paling sulit dikenal - . Berlian [ 37 ]