AMORFINEN HIILI: TYYPIT, OMINAISUUDET JA KÄYTTÖ - KEMIA

Amorfinen hiili on minkä tahansa allotrooppinen rakenteita täytetty hiilimolekyyliseulaa ja epäsäännöllisyydet. Termi allotropi viittaa yksittäiseen kemialliseen alkuaineeseen, kuten hiiliatomiin, muodostaen erilaisia molekyylirakenteita; jotkut kiteiset, ja toiset, kuten tässä tapauksessa, amorfiset.

Amorfisesta hiilestä puuttuu timanttia ja grafiittia karakterisoiva pitkän kantaman kiteinen rakenne. Tämä tarkoittaa, että rakennekuvio pysyy hieman vakiona tarkasteltaessa kiinteän aineen alueita, jotka ovat hyvin lähellä toisiaan; ja kun ne ovat kaukana, niiden erot ilmenevät.

Palava puuhiili. Lähde: Pixabay

Amorfisen hiilen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet tai ominaisuudet eroavat myös grafiitin ja timantin ominaisuuksista. Esimerkiksi siellä on kuuluisa puuhiiltä, puun palamisen tuotetta (yläkuva). Tämä ei ole voitelua, eikä se ole myöskään kiiltävä.

Luonnossa on useita tyyppejä amorfisia hiiliä, ja näitä lajikkeita voidaan myös saada synteettisesti. Amorfisen hiilen eri muodoista ovat hiilimusta, aktiivihiili, noki ja puuhiili.

Amorfisella hiilellä on tärkeitä käyttötarkoituksia sähköntuotantoteollisuudessa sekä tekstiili- ja terveysteollisuudessa.

Amorfisen hiilen tyypit

Niiden luokittelussa on useita perusteita, kuten alkuperä, koostumus ja rakenne. Jälkimmäinen riippuu suhteesta hiiltä sp ² ja sp ³ hybridizations; ts. ne, jotka määrittelevät vastaavasti tason tai tetraedron. Siksi näiden kiintoaineiden epäorgaanisesta (mineralogisesta) matriisista voi tulla erittäin monimutkainen.

Alkuperänsä mukaan

Siellä on luonnollista amorfista hiiltä, koska se on hapettumisen ja orgaanisten yhdisteiden hajoamisen muoto. Tämäntyyppinen hiili sisältää nokea, hiiltä ja karbidista johdettua hiiltä.

Synteettinen amorfinen hiili tuotetaan katodisella kaarilaskutustekniikalla ja ruiskuttamalla. Synteettisesti valmistetaan myös timanttimaisia amorfisia hiilipinnoitteita tai amorfisia hiilikalvoja.

Rakenne

Amorfinen hiili voidaan myös ryhmitelty kolmeen eri riippuen osuus sp ² tai sp ³ sidoksia läsnä. Siellä on amorfinen hiili, joka kuuluu ns. Alkuaineamorfiseen hiileen (aC), hydrattu amorfinen hiili (aC: H) ja tetraedrinen amorfinen hiili (ta-C).

Elementtinen amorfinen hiili

Usein lyhennettynä BC tai BC, se sisältää aktiivihiiltä ja hiilimustaa. Tämän ryhmän lajikkeet saadaan polttamalla epätäydellisesti eläin- ja kasviperäisiä aineita; ts. ne palavat stökiömetrisen happivajeen kanssa.

Ne esittävät suuremman määrän sp ^2- sidoksia rakenteessaan tai molekyylin organisaatiossaan. Ne voidaan kuvitella ryhmäksi ryhtyneitä lentokoneita, joilla on erilaiset suunnat avaruudessa, tetraedristen hiilien tuote, jotka muodostavat kokonaisuuden heterogeenisyyden.

Niistä nanokomposiitit on syntetisoitu sähköisten sovellusten ja materiaalikehityksen avulla.

Hydrogenoitu amorfinen hiili

Lyhennettynä BC: H tai HAC. Näitä ovat noki, savu, uutettu hiili, kuten bitumi ja asfaltti. Noki on helposti erotettavissa, kun kaupungin tai kylän lähellä sijaitsevassa vuoressa on tulipalo, jossa sitä havaitaan ilmavirroissa, jotka kantavat sitä haurasten mustien lehtien muodossa.

Kuten sen nimi viittaa, se sisältää vetyä, mutta kovalenttisesti kytketty hiiliatomia, eikä molekyylien tyyppi (H ₂). Eli on CH-sidoksia. Jos jokin näistä sidoksista vapauttaa vetyä, se on kiertorata, jossa on parittomat elektronit. Jos kaksi näistä parittumattomasta elektronista on hyvin lähellä toisiaan, ne vuorovaikutuksessa aiheuttavat ns. Roikkuvia sidoksia.

Tämän tyyppisellä hydratulla amorfisella hiilellä saadaan kalvoja tai päällysteitä, joiden kovuus on alhaisempi kuin ta-C: llä valmistetut.

Tetra katedraali amorfinen hiili

Lyhennetty nimellä ta-C, jota kutsutaan myös timanttimaiseksi hiileksi. Se sisältää suuren osan sp ³ -hybridisoituneita sidoksia.

Amorfiset hiilikalvot tai pinnoitteet, joilla on amorfinen tetraedrinen rakenne, kuuluvat tähän luokitukseen. Heistä puuttuu vety, niiden kovuus on korkea, ja monet niiden fysikaalisista ominaisuuksista ovat samanlaisia kuin timantilla.

Se koostuu molekyylisesti tetraedroisista hiileistä, joilla ei ole pitkän kantaman rakennekuviota; kun taas timantissa järjestys pysyy vakiona kiteen eri alueilla. Ta-C voi esittää kidelle tiettyä järjestystä tai kuviota, mutta vain pienellä etäisyydellä.

Sävellys

Hiili on järjestetty mustan kivikerroksen kerrokseksi, joka sisältää muita alkuaineita, kuten rikki, vety, typpi ja happi. Sieltä syntyy amorfisia hiilejä, kuten kivihiili, turve, antrasiitti ja ruskohiili. Antrasiitti on korkeimman hiilen koostumus kaikissa.

ominaisuudet

Todellisella amorfisella hiilellä on lokalisoituneet π-sidokset poikkeamien kanssa interaktiivisessa etäisyydessä ja vaihtelu sidoskulmassa. Se on sp ² ja sp ³ hybridisoitiin sidoksia, jonka suhde vaihtelee tyypin mukaan amorfista hiiltä.

Sen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet liittyvät sen molekyylin organisointiin ja sen mikrorakenteeseen.

Yleensä sillä on ominaisuudet korkea stabiilisuus ja korkea mekaaninen kovuus, lämmönkestävyys ja kulutuskestävyys. Lisäksi sille on ominaista korkea optinen läpinäkyvyys, pieni kitkakerroin ja kestävyys useille syövyttäville aineille.

Amorfinen hiili on herkkä säteilytyksen vaikutuksille, sillä on muiden ominaisuuksien lisäksi korkea sähkökemiallinen stabiilisuus ja sähkönjohtavuus.

Sovellukset

Jokaisella erityyppisellä amorfisella hiilellä on omat ominaisuutensa tai ominaisuutensa ja aivan erityiset käyttötarkoituksensa.

Puuhiili

Hiili on fossiilista polttoainetta, ja siksi se on tärkeä energialähde, jota käytetään myös sähkön tuottamiseen. Kivihiilikaivosteollisuuden ja sen käytön voimalaitoksissa ympäristövaikutuksista keskustellaan nykyään kuumasti.

Aktiivihiili

Se on käyttökelpoinen juomaveden epäpuhtauksien selektiiviselle absorptiolle tai suodattamiselle, värinpoistoliuoksista ja voi jopa imeä rikkikaasuja.

Hiilenmusta

Hiilimustaa käytetään laajasti pigmenttien, painovärien ja erilaisten maalien valmistuksessa. Tämä hiili parantaa yleensä kumiesineiden lujuutta ja kestävyyttä.

Vanteiden tai renkaiden täyteaineena se lisää niiden kulutuskestävyyttä ja suojaa materiaaleja auringonvalon aiheuttamilta pilaantumiselta.

Amorfiset hiilifilmit

Amorfisten hiilikalvojen tai pinnoitteiden teknologinen käyttö litteiden näyttöjen ja mikroelektroniikan lajikkeissa kasvaa. Osuus sp ² ja sp ³ joukkovelkakirjojen tarkoittaa sitä, että amorfinen hiili kalvojen optiset ja mekaaniset ominaisuudet vaihteleva tiheys ja kovuus.

Samoin niitä käytetään heijastamattomissa päällysteissä, säteilyä suojaavissa päällysteissä muun muassa.

Viitteet

Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
Wikipedia. (2018). Amorfinen hiili. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
Kouchi A. (2014) amorfinen hiili. Julkaisussa: Amils R. et ai. (eds) Astrobiologian tietosanakirja. Springer, Berliini, Heidelberg.
Yami. (21. toukokuuta 2012). Hiilen allotrooppiset muodot. Palautettu osoitteesta: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
Science Direct. (2019). Amorfinen hiili. Palautettu osoitteesta: sciencedirect.com
Rubio-Roy, M., Corbella, C. ja Bertran, E. (2011). Fluorattujen amorfisten hiiliohutkalvojen tribologiset ominaisuudet. Palautettu osoitteesta: researchgate.net

AMORFINEN HIILI: TYYPIT, OMINAISUUDET JA KÄYTTÖ - KEMIA - 2026