AMORFNI UGLJIK: VRSTE, SVOJSTVA I UPOTREBE - KEMIJA - 2026

Amorfni ugljik je bilo allotropic strukture ispunjene s molekularnim nedostataka ugljika i nepravilnosti. Pojam alotrop odnosi se na jedan kemijski element, poput ugljikovog atoma, koji formira različite molekularne strukture; neki kristalni, a drugi kao u ovom slučaju amorfni.

Amorfnom ugljiku nedostaje kristalna struktura dugog dometa koja karakterizira dijamant i grafit. To znači da strukturni uzorak ostaje malo stalan kada se gledaju kruta područja koja su vrlo blizu jedna drugoj; a kad su udaljeni, njihove razlike postaju očite.

Gori ugljen. Izvor: Pixabay

Fizičke i kemijske karakteristike ili svojstva amorfnog ugljika također su različita od onih grafita i dijamanata. Na primjer, tu je poznati ugljen, proizvod izgaranja drva (gornja slika). Ovo nije podmazivanje, a nije ni sjajno.

U prirodi postoji nekoliko vrsta amorfnog ugljika i te se vrste mogu dobiti i sintetičkim putem. Među različitim oblicima amorfnog ugljika spadaju čađa, aktivni ugljen, čađa i drveni ugljen.

Amorfni ugljik ima važnu uporabu u industriji proizvodnje energije, kao iu tekstilnoj i zdravstvenoj industriji.

Vrste amorfnog ugljika

Postoji nekoliko kriterija za njihovo klasificiranje, poput njihovog podrijetla, sastava i strukture. Potonji ovisi o odnosu između hibridizirane ugljika sp ² i sp ³; to jest one koje određuju ravninu ili tetraedar. Stoga anorganska (mineraloška) matrica tih krutih tvari može postati vrlo složena.

Prema svom podrijetlu

Postoji amorfni ugljik prirodnog podrijetla, jer je proizvod oksidacije i oblika raspadanja organskih spojeva. Ova vrsta ugljika uključuje čađu, ugljen i ugljik dobiven iz karbida.

Sintetični amorfni ugljik proizvodi se katodnim tehnikama taloženja luka i prskanjem. Sintetički se također proizvode i dijamantski amorfni karbonski omotači ili amorfni ugljeni film.

Struktura

Amorfni ugljika također mogu svrstati u tri velike vrste, ovisno o udjelu sp ² ili sp ³ obveznica danas. Postoji amorfni ugljik, koji pripada tzv. Elementarnom amorfnom ugljiku (aC), hidrogeniranom amorfnom ugljiku (aC: H) i tetraedarskom amorfnom ugljiku (ta-C).

Elementarni amorfni ugljik

Često skraćeno prije Krista ili prije Krista, uključuje aktivni ugalj i čađu. Sorte ove skupine dobivaju se nepotpunim sagorijevanjem životinjskih i biljnih tvari; to jest, oni sagorijevaju stehiometrijskim deficitom kisika.

Oni predstavljaju veći udio sp ² obveznica u svojoj strukturi ili molekularne organizacije. Oni se mogu zamisliti kao niz grupiranih ravnina, s različitim orijentacijama u prostoru, proizvod tetraedarskih ugljika koji uspostavljaju heterogenost u cjelini.

Iz njih su nanokompoziti sintetizirani s elektroničkim primjenama i razvojem materijala.

Hidrogenirani amorfni ugljik

Skraćen kao BC: H ili HAC. Oni uključuju čađu, dim, izvađeni ugljen poput bitumena i asfalt. Koža je lako razaznati kada se u planini u blizini grada ili grada dogodi požar, gdje se promatra u zračnim strujama koje nose u obliku krhkih crnih listova.

Što ime sugerira, da sadrži vodik, ali kovalentno vezan na ugljikovim atomima, a ne molekulske tipa (H ₂). Odnosno, postoje CH veze. Ako jedna od tih veza oslobodi vodik, to će biti orbitala s nesparenim elektronom. Ako su dva od tih parnih elektrona vrlo blizu jedan drugom, oni će međusobno djelovati, uzrokujući takozvane viseće veze.

Pomoću ove vrste hidrogeniranog amorfnog ugljika dobivaju se filmovi ili prevlake niže tvrdoće od onih proizvedenih s ta-C.

Tetraedralni amorfni ugljik

Skraćen kao ta-C, koji se naziva i dijamantski ugljik. Sadrži visok udio sp ³ hibridiziranim obveznica.

Amorfni karbonski filmovi ili premazi s amorfnom tetraedarskom strukturom pripadaju ovoj klasifikaciji. Nedostaje im vodik, imaju visoku tvrdoću, a mnoga su fizička svojstva slična onima kod dijamanata.

Molekularno se sastoji od tetraedarskih ugljika koji ne predstavljaju strukturu dugog raspona; dok je kod dijamanta redoslijed neprekidan u različitim područjima kristala. Ta-C može predstavljati određeni red ili obrazac karakterističan za kristal, ali samo u kratkom rasponu.

Sastav

Ugljen je organiziran kao slojevi crne stijene, koji sadrže i druge elemente poput sumpora, vodika, dušika i kisika. Odavde nastaju amorfni ugljikovi, poput ugljena, treseta, antracita i lignita. Antracit je onaj s najvećim sastavom ugljika od svih njih.

Svojstva

Pravi amorfni ugljik lokalizirao je π veze s odstupanjima u međuratomskom razmaku i varijacijama u kutu veze. Ima sp ² i sp ³ hibridizirane veze čiji odnos varira ovisno o tipu amorfnog ugljika.

Njegova fizikalna i kemijska svojstva povezana su s njegovom molekularnom organizacijom i mikrostrukturom.

Općenito, ima svojstva visoke stabilnosti i velike mehaničke tvrdoće, otpornosti na toplinu i otpornosti na habanje. Nadalje, odlikuje ga visoka optička prozirnost, nizak koeficijent trenja i otpornost na razne korozivne agense.

Amorfni ugljik je osjetljiv na učinke ozračenja, između ostalih svojstava ima visoku elektrokemijsku stabilnost i električnu vodljivost.

Prijave

Svaka od različitih vrsta amorfnog ugljika ima svoje karakteristike ili svojstva, te vrlo posebne namjene.

drveni ugljen

Ugljen je fosilno gorivo, pa je stoga važan izvor energije koji se koristi i za proizvodnju električne energije. O utjecaju rudarske industrije na okoliš i njezinoj uporabi u elektranama danas se toplo raspravlja.

Aktivni ugljik

Korisno je za selektivnu apsorpciju ili filtriranje nečistoća iz vode za piće, otopine za obezbojenje i čak može apsorbirati sumporne plinove.

Čađa

Čađa se široko koristi u izradi pigmenata, ispisnih boja i raznih boja. Ovaj ugljik općenito poboljšava čvrstoću i otpornost gumenih predmeta.

Kao punilo u naplatcima ili gumama povećava njihovu otpornost na habanje i štiti materijale od propadanja uzrokovanog sunčevom svjetlošću.

Amorfni karbonski filmovi

Tehnološka upotreba amorfnih karbonskih filmova ili prevlaka u raznim prikazima pločastih ploča i mikroelektronika raste. Udio sp ² i sp ³ obveznice sredstva koja amorfni ugljik filmovi imaju optičke i mehanička svojstva različite gustoće i čvrstoće.

Isto tako, koriste se u anti-refleksnim prevlakama, u prevlakama za radiološku zaštitu, između ostalih namjena.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018.). Amorfni ugljen. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
3. Kouchi A. (2014) Amorfni ugljik. U: Amils R. i sur. (ur.) Enciklopedija astrobiologije. Springer, Berlin, Heidelberg.
4. Yami. (21. svibnja 2012.). Alotropni oblici ugljika. Oporavak od: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
5. Science Direct. (2019). Amorfni ugljik. Oporavilo od: sciencedirect.com
6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. i Bertran, E. (2011). Tribološka svojstva tankih filmova s ​​fluoriranim amorfnim ugljikom. Oporavilo od: researchgate.net