Các loại carbon vô định hình, tính chất và công dụng



các carbon vô định hình đó là tất cả các carbon đẳng hướng với các cấu trúc đầy khiếm khuyết phân tử và bất thường. Thuật ngữ allotrope đề cập đến thực tế là một nguyên tố hóa học duy nhất, chẳng hạn như nguyên tử carbon, tạo thành các cấu trúc phân tử khác nhau; một số tinh thể, và một số khác, như trong trường hợp này, vô định hình.

Carbon vô định hình thiếu cấu trúc tinh thể tầm xa đặc trưng cho kim cương và than chì. Điều này có nghĩa là mô hình cấu trúc vẫn hơi không đổi nếu bạn hình dung các vùng của vật rắn rất gần nhau; và khi họ ở xa, sự khác biệt của họ trở nên rõ ràng.

Các đặc tính hoặc tính chất vật lý và hóa học của carbon vô định hình cũng khác với than chì và kim cương. Ví dụ, chúng ta có than củi nổi tiếng, một sản phẩm đốt gỗ (ảnh trên cùng). Đây không phải là chất bôi trơn, và nó cũng không sáng bóng.

Có một số loại carbon vô định hình trong tự nhiên và những giống này cũng có thể thu được tổng hợp. Carbon đen, than hoạt tính, bồ hóng và than củi là một trong những dạng khác nhau của carbon vô định hình..

Cacbon vô định hình có những ứng dụng quan trọng ở cấp độ của ngành sản xuất điện, cũng như trong các ngành dệt may và vệ sinh.

Chỉ số

  • 1 loại carbon vô định hình
    • 1.1 Theo nguồn gốc của nó
    • 1.2 Cấu trúc
    • 1.3 Thành phần
  • 2 thuộc tính
  • 3 công dụng
    • 3.1 Than
    • 3.2 Than hoạt tính
    • 3.3 Màu đen carbon
    • 3.4 Màng carbon vô định hình
  • 4 tài liệu tham khảo

Các loại carbon vô định hình

Có một số tiêu chí để phân loại chúng, chẳng hạn như nguồn gốc, thành phần và cấu trúc của chúng. Cái sau phụ thuộc vào mối quan hệ giữa các nguyên tử cacbon với sự lai hóa sp2 và sp3; đó là, những người xác định một mặt phẳng hoặc một tứ diện, tương ứng. Do đó, ma trận vô cơ (khoáng vật học) của các chất rắn này có thể trở nên rất phức tạp.

Theo nguồn gốc của nó

Có carbon vô định hình có nguồn gốc tự nhiên, bởi vì nó là sản phẩm của quá trình oxy hóa và các dạng phân hủy các hợp chất hữu cơ. Trong số các loại carbon này là bồ hóng, carbon và carbon có nguồn gốc từ carbide.

Carbon vô định hình tổng hợp được sản xuất bằng kỹ thuật lắng đọng hồ quang catot và kỹ thuật phún xạ catốt. Về mặt tổng hợp, màng carbon vô định hình kim cương hoặc carbon vô định hình cũng được sản xuất.

Cấu trúc

Ngoài ra, carbon vô định hình có thể được nhóm thành ba loại lớn tùy thuộc vào tỷ lệ sp2 hoặc sp3 hiện tại Có carbon vô định hình, thuộc về carbon vô định hình nguyên tố (aC), carbon vô định hình hydro hóa (aC: H) và carbon vô định hình tứ diện (ta-C).

Carbon vô định hình nguyên tố

Thường được viết tắt là aC hoặc a-C, nó bao gồm than hoạt tính và than đen. Giống của nhóm này thu được bằng cách đốt cháy không hoàn toàn các chất động vật và thực vật; nghĩa là, họ đốt cháy với sự thiếu hụt oxy hóa học.

Họ có tỷ lệ liên kết sp cao hơn2 trong cấu trúc phân tử hoặc tổ chức của nó. Chúng có thể được tưởng tượng như một loạt các mặt phẳng được nhóm lại, với các hướng khác nhau trong không gian, sản phẩm của các nguyên tử tứ diện tạo nên sự không đồng nhất trong toàn bộ.

Từ chúng, nanocomposite đã được tổng hợp với các ứng dụng và phát triển vật liệu điện tử.

Carbon hydro hóa vô định hình

Viết tắt là aC: H hoặc HAC. Trong số đó là bồ hóng, khói, than được khai thác dưới dạng bitum và nhựa đường. Các muội than có thể dễ dàng phân biệt khi có một ngọn lửa ở một ngọn núi nằm cạnh một thành phố hoặc thị trấn, nơi nó được quan sát thấy trong các luồng không khí kéo nó dưới dạng những chiếc lá đen mỏng manh màu đen.

Như tên gọi của nó, nó có chứa hydro, nhưng liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử carbon chứ không phải thuộc loại phân tử (H2). Đó là, có các liên kết C-H. Nếu hydro được giải phóng từ một trong những liên kết này, sẽ có một quỹ đạo có electron chưa ghép cặp. Nếu hai trong số các electron chưa ghép cặp này rất gần nhau, chúng sẽ tương tác gây ra cái gọi là liên kết lơ lửng (liên kết lơ lửng, bằng tiếng Anh).

Với loại màng carbon vô định hình hydro hóa hoặc lớp phủ có độ cứng thấp hơn thu được so với loại được làm bằng ta-C.

Tứ diện carbon vô định hình

Viết tắt là ta-C, còn được gọi là carbon tương tự như kim cương. Nó chứa một tỷ lệ cao các liên kết lai sp3.

Để phân loại này thuộc về màng hoặc lớp phủ carbon vô định hình, với cấu trúc tứ diện vô định hình. Chúng thiếu hydro, có độ cứng cao và nhiều tính chất vật lý của chúng tương tự như kim cương.

Về mặt phân tử, nó bao gồm các nguyên tử tứ diện không có mô hình cấu trúc tầm xa; trong khi ở kim cương, thứ tự không đổi trong các vùng khác nhau của tinh thể. Ta-C có thể trình bày một thứ tự hoặc mẫu đặc trưng nhất định cho một tinh thể, nhưng chỉ trong phạm vi ngắn.

Thành phần

Than được tổ chức dưới dạng tầng đá đen, chứa các nguyên tố khác như lưu huỳnh, hydro, nitơ và oxy. Từ đây phát sinh các loại cacbon vô định hình như than đá, than bùn, than antraxit và than non. Các antraxit là tất cả chúng có thành phần carbon cao nhất.

Thuộc tính

Cacbon vô định hình thực sự có các liên kết π nằm với độ lệch trong khoảng cách giữa các tế bào và sự thay đổi trong góc liên kết. Nó có sp liên kết lai2 và sp3 có mối quan hệ khác nhau tùy theo loại carbon vô định hình.

Tính chất vật lý và hóa học của nó có liên quan đến tổ chức phân tử và cấu trúc vi mô của nó.

Nhìn chung, nó có đặc tính ổn định cao và độ cứng cơ học cao, khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn. Ngoài ra, nó được đặc trưng bởi vì nó có độ trong suốt quang học cao, hệ số ma sát thấp và khả năng chống lại các tác nhân ăn mòn khác nhau.

Cacbon vô định hình rất nhạy cảm với tác động của chiếu xạ, có độ ổn định điện hóa cao và độ dẫn điện, trong số các tính chất khác.

Công dụng

Mỗi loại carbon vô định hình khác nhau có những đặc tính hoặc tính chất riêng và những công dụng rất đặc biệt.

Than

Than là nhiên liệu hóa thạch, và do đó nó là một nguồn năng lượng quan trọng, cũng được sử dụng để tạo ra điện. Tác động môi trường của ngành khai thác than và việc sử dụng nó trong các nhà máy điện được thảo luận nhiều hôm nay.

Than hoạt tính

Nó rất hữu ích để thực hiện các quá trình hấp thụ hoặc lọc chọn lọc các chất gây ô nhiễm trong nước uống, dung dịch làm mất màu và thậm chí có thể hấp thụ khí lưu huỳnh.

Carbon đen

Carbon đen được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bột màu, mực in và nhiều loại sơn. Carbon này thường cải thiện sức mạnh và sức đề kháng của các sản phẩm làm bằng cao su.

Vì chất độn trong lốp xe hoặc lốp xe làm tăng khả năng chống mòn và bảo vệ vật liệu khỏi sự xuống cấp do ánh sáng mặt trời.

Màng carbon vô định hình

Việc sử dụng công nghệ của màng carbon vô định hình hoặc lớp phủ trong các loại thiết bị màn hình phẳng và vi điện tử đang phát triển. Tỷ lệ liên kết sp2 và sp3 làm cho màng carbon vô định hình có tính chất quang học và cơ học với mật độ và độ cứng khác nhau.

Ngoài ra, chúng được sử dụng trong lớp phủ chống phản xạ, trong lớp phủ để bảo vệ bức xạ, trong số các ứng dụng khác.

Tài liệu tham khảo

  1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa vô cơ (Ấn bản thứ tư). Đồi Mc Graw.
  2. Wikipedia. (2018). Than vô định hình. Lấy từ: en.wikipedia.org
  3. Kouchi A. (2014) Carbon vô định hình. Trong: Amils R. et al. (eds) Bách khoa toàn thư về sinh vật học. Springer, Berlin, Heidelberg.
  4. Yami (Ngày 21 tháng 5 năm 2012). Các dạng đẳng hướng của carbon. Được phục hồi từ: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
  5. Khoa học trực tiếp. (2019). Cacbon vô định hình. Lấy từ: scTHERirect.com
  6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. và Bertran, E. (2011). Tính chất hệ thống của màng mỏng vô định hình Fluorated. Lấy từ: Researchgate.net