Amorfiset hiilen tyypit, ominaisuudet ja käyttötarkoitukset

amorfinen hiili se on kaikki tämä allotrooppinen hiili, jonka rakenteet ovat täynnä molekyylivikoja ja epäsäännöllisyyksiä. Termi allotrope viittaa siihen, että yksi kemiallinen elementti, kuten hiiliatomi, muodostaa erilaisia ​​molekyylirakenteita; jotkut kiteiset ja muut, kuten tässä tapauksessa, amorfiset.

Amorfisesta hiilestä puuttuu pitkän kantaman kiteinen rakenne, joka luonnehtii timanttia ja grafiittia. Tämä tarkoittaa, että rakenteellinen kuvio pysyy hieman vakiona, jos visualisoit kiinteän alueen alueita hyvin lähellä toisiaan; ja kun ne ovat kaukana, niiden erot ilmenevät.

Amorfisen hiilen ominaisuudet tai fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet eroavat myös grafiitin ja timantin ominaisuuksista. Esimerkiksi meillä on kuuluisa puuhiili, puupolttoaineen tuote (ylhäältä kuva). Tämä ei ole voiteluaine, eikä se ole myöskään kiiltävää.

Luonteeltaan amorfista hiiltä on useita, ja nämä lajikkeet voidaan saada myös synteettisesti. Hiilimusta, aktiivihiili, noki ja hiili ovat amorfisen hiilen eri muotoja..

Amorfisella hiilellä on merkittäviä käyttötapoja sekä sähköntuotantoteollisuudessa että tekstiili- ja saniteollisuudessa.

indeksi

• 1 Amorfisen hiilen tyypit
  • 1.1 Sen alkuperän mukaan
  • 1.2 Rakenne
  • 1.3 Koostumus
• 2 Ominaisuudet
• 3 Käyttö
  • 3.1 Hiili
  • 3.2 Aktiivihiili
  • 3.3 Hiilimusta
  • 3.4 Amorfiset hiilikalvot
• 4 Viitteet

Amorfiset hiilityypit

Niiden luokittelussa on useita perusteita, kuten niiden alkuperä, koostumus ja rakenne. Jälkimmäinen riippuu hiilihappojen ja sp-hybridisaatioiden välisestä suhteesta² ja sp³; toisin sanoen ne, jotka määrittävät tason tai tetraedronin. Siksi näiden kiinteiden aineiden epäorgaaninen (mineraloginen) matriisi voi tulla hyvin monimutkaiseksi.

Mukaan sen alkuperä

On luonnollista amorfista hiiltä, ​​koska se on hapettumisen ja orgaanisten yhdisteiden hajoamismuotojen tuote. Tämäntyyppisen hiilen joukossa ovat noki, hiili ja karbidista peräisin oleva hiili.

Synteettinen amorfinen hiili tuotetaan katodisilla kaaripinnoituksella ja katodisilla sputterointitekniikoilla. Synteettisesti valmistetaan myös timanttien amorfisia hiili- tai amorfisia hiilikalvoja.

rakenne

Myös amorfinen hiili voidaan ryhmitellä kolmeen suureen tyyppiin sp² tai sp³ Esillä. On amorfista hiiltä, ​​joka kuuluu ns. Elementaaliseen amorfiseen hiileen (aC), hydrattuun amorfiseen hiileen (aC: H) ja tetraedriseen amorfiseen hiileen (ta-C).

Elementtinen amorfinen hiili

Usein lyhennettynä aC tai a-C sisältää aktiivihiilen ja hiilimustan. Tämän ryhmän lajikkeet saadaan eläin- ja kasviaineiden puutteellisella palamisella; eli ne poltetaan stökiometrisen hapen puutteella.

Niillä on suurempi osa sp-linkeistä² sen molekyylirakenteessa tai organisaatiossa. Niitä voidaan kuvitella ryhmittyneiden lentokoneiden sarjana, joissa on erilaiset suuntaukset avaruudessa, tetraedristen hiilien tuote, joka muodostaa heterogeenisyyden koko alueella.

Niistä on syntetisoitu nanokomposiitteja elektronisilla sovelluksilla ja materiaalien kehittämisellä.

Amorfinen hydrattu hiili

Lyhennetty nimellä aC: H tai HAC. Niiden joukossa on nokea, savua, bitumina uutettua hiiltä ja asfaltteja. Noki on helposti erottuva, kun kaupungin tai kaupungin vieressä olevalla vuorella on tulipalo, jossa havaitaan ilmavirtoja, jotka vetävät sitä hauraisiksi mustiksi mustiksi väreiksi..

Kuten sen nimestä käy ilmi, se sisältää vetyä, mutta se on kovalenttisesti sidoksissa hiiliatomeihin eikä molekyylityyppiin (H₂). Eli on olemassa C-H-linkkejä. Jos jompikumpi näistä sidoksista vapautuu vetystä, siellä on orbitaali, jossa on pariton elektroni. Jos kaksi näistä parittomista elektroneista on hyvin lähellä toisiaan, ne vuorovaikutuksessa aiheuttavat ns..

Tämän tyyppisellä hydratulla amorfisella hiilikalvolla tai pinnoitteilla, joilla on alhaisempi kovuus, saadaan kuin ta-C: llä tehdyt.

Tetrrahedrinen amorfinen hiili

Lyhennetty ta-C: ksi, jota kutsutaan myös timantiksi samankaltaiseksi hiileksi. Se sisältää suuren osan sp hybridisoiduista linkeistä³.

Tähän luokitukseen kuuluvat amorfisen hiilen kalvot tai pinnoitteet, joissa on amorfinen tetraedrinen rakenne. Heillä ei ole vetyä, niillä on korkea kovuus, ja monet niiden fysikaaliset ominaisuudet ovat samanlaisia ​​kuin timanttien.

Molekyylisesti se koostuu tetraedreistä hiilistä, joilla ei ole pitkän kantaman rakenteellista kuviota; timantin ollessa kyseessä tila pysyy vakiona kiteiden eri alueilla. Ta-C voi esittää tietyn järjestyksen tai ominaispiirteen kiteelle, mutta vain lyhyen kantaman.

koostumus

Hiili on järjestetty mustan kallioksi, joka sisältää muita elementtejä, kuten rikki, vety, typpi ja happi. Tästä syntyy amorfisia hiilejä, kuten hiiltä, ​​turvetta, antrasiittia ja ruskohiiltä. Antrasiitti on kaikki ne, joilla on korkein hiilen koostumus.

ominaisuudet

Todellisella amorfisella hiilellä on π-sidoksia, joissa on poikkeamat interatomisen etäisyyden ja sidoskulman vaihtelun välillä. Siinä on spibridisoituja linkkejä² ja sp³ jonka suhde vaihtelee amorfisen hiilen tyypin mukaan.

Sen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet liittyvät sen molekyylirakenteeseen ja sen mikrorakenteeseen.

Yleensä siinä on ominaisuuksia, joilla on korkea stabiilisuus ja korkea mekaaninen kovuus, lämmönkestävyys ja kulutuskestävyys. Lisäksi sille on tunnusomaista, että sillä on suuri optinen läpinäkyvyys, pieni kitkakerroin ja resistenssi erilaisille syövyttäville aineille.

Amorfinen hiili on herkkä säteilytyksen vaikutuksille, muilla ominaisuuksilla on korkea sähkökemiallinen stabiilisuus ja sähkönjohtavuus.

sovellukset

Jokaisella eri amorfisen hiilen tyypillä on omat ominaisuutensa tai ominaisuudet ja hyvin erityiset käyttötarkoitukset.

Hiili

Kivihiili on fossiilinen polttoaine, joten se on tärkeä energialähde, jota käytetään myös sähkön tuottamiseen. Hiilikaivosteollisuuden ympäristövaikutuksista ja sen käytöstä voimalaitoksissa keskustellaan tänään paljon.

Aktiivihiili

On hyödyllistä suorittaa juomavedessä olevien epäpuhtauksien selektiiviset absorptio- tai suodatusprosessit, värjätä ratkaisut ja jopa imeä rikkikaasuja.

Hiilimusta

Hiilimustaa käytetään laajalti pigmenttien, painovärien ja eri maalien valmistuksessa. Tämä hiili parantaa yleensä kumista valmistettujen tuotteiden lujuutta ja kestävyyttä.

Koska renkaiden tai renkaiden täyteaine lisää sen kestävyyttä ja suojaa materiaaleja auringonvalon aiheuttamalta pilaantumiselta.

Amorfiset hiilikalvot

Amorfisten hiilikalvojen tai pinnoitteiden tekninen käyttö litteän näytön ja mikroelektroniikkalaitteiden lajikkeissa kasvaa. Sp-linkkien osuus² ja sp³ Amorfiset hiilikalvot tekevät optisia ja mekaanisia ominaisuuksia, joiden tiheys ja kovuus vaihtelevat.

Niitä käytetään myös säteilysuojat- tavissa pinnoitteissa säteilysuojelun pinnoitteina muun muassa.

viittaukset

1. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Amorfinen hiili. Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
3. Kouchi A. (2014) Amorfinen hiili. Julkaisussa: Amils R. et ai. (eds) Encyclopedia of Astrobiology. Springer, Berliini, Heidelberg.
4. Yami. (21. toukokuuta 2012). Hiilen allotrooppiset muodot. Palautettu osoitteesta: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
5. Science Direct. (2019). Amorfinen hiili. Haettu osoitteesta: sciencedirect.com
6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. ja Bertran, E. (2011). Fluorattujen amorfisten hiilikalvojen filologiset ominaisuudet. Haettu osoitteesta researchgate.net