AMORFNI OGLJIK: VRSTE, LASTNOSTI IN UPORABE - KEMIJA - 2026

Amorfni ogljik je vse alotropnih strukture napolnjene z ogljikovim molekularnih napak in nepravilnosti. Izraz alotrop se nanaša na en sam kemični element, kot je atom ogljika, ki tvori različne molekularne strukture; nekateri kristalni, drugi pa kot v tem primeru amorfni.

Amorfnemu ogljiku manjka kristalna struktura dolgega dosega, ki je značilna za diamant in grafit. To pomeni, da ostane strukturni vzorec rahlo stalen, če si ogledamo področja trdne snovi, ki so zelo blizu drug drugemu; in ko so oddaljeni, postanejo njihove razlike očitne.

Gori oglje. Vir: Pixabay

Fizikalne in kemijske lastnosti ali lastnosti amorfnega ogljika se prav tako razlikujejo od lastnosti grafita in diamanta. Na primer, obstaja znameniti oglje, proizvod zgorevanja lesa (zgornja slika). To ni mazanje in tudi ne sveti.

V naravi obstaja več vrst amorfnega ogljika in te sorte je mogoče dobiti tudi sintetično. Med različnimi oblikami amorfnega oglja spadajo saj, aktivno oglje, saje in oglje.

Amorfni ogljik ima pomembno uporabo v industriji proizvodnje energije, pa tudi v tekstilni in zdravstveni industriji.

Vrste amorfnega ogljika

Za njihovo razvrstitev obstaja več kriterijev, kot so njihov izvor, sestava in struktura. Slednje je odvisno od razmerja med ogljiki s sp ² in sp ³ hibridizacijami ; torej tiste, ki določajo ravnino oziroma tetraeder. Zato lahko anorganska (mineraloška) matrica teh trdnih snovi postane zelo zapletena.

Glede na njen izvor

Obstaja amorfen ogljik naravnega izvora, ker je produkt oksidacije in oblik razkrajanja organskih spojin. Ta vrsta ogljika vključuje saje, premog in ogljik, pridobljene iz karbidov.

Sintetični amorfni ogljik nastaja s tehnikami nalaganja katodnih oblokov in brizganja. Sintetično se izdelujejo tudi diamantne amorfne ogljikove prevleke ali filmi iz amorfnega ogljika.

Struktura

Amorfnega ogljika, lahko razdelimo tudi v tri velike vrst v odvisnosti od deleža SP ² ali sp ³ obveznice danes. Obstaja amorfni ogljik, ki spada med tako imenovani elementarni amorfni ogljik (aC), hidrogenirani amorfni ogljik (aC: H) in tetraedrski amorfni ogljik (ta-C).

Elementarni amorfni ogljik

Pogosto skrajšano BC ali BC, vključuje aktivno oglje in saje. Sorte te skupine se pridobivajo z nepopolnim zgorevanjem živalskih in rastlinskih snovi; to pomeni, da gorijo s stehiometričnim primanjkljajem kisika.

Predstavljajo večji delež sp ² vezi v svoji strukturi ali molekularni organizaciji. Lahko si jih predstavljamo kot niz združenih ravnin z različnimi usmeritvami v prostoru, produkt tetraedrskih ogljikov, ki vzpostavljajo heterogenost v celoti.

Iz njih so nanokompoziti sintetizirani z elektronskimi aplikacijami in razvojem materiala.

Hidrogenirani amorfni ogljik

Skrajšano kot BC: H ali HAC. Sem spadajo saja, dim, premog, pridobljen iz bitumna, in asfalt. Saje je zlahka razpoznavno, kadar je v gori v bližini mesta ali mesta požar, kjer ga opazimo v zračnih tokovih, ki ga nosijo v obliki krhkih črnih listov.

Kot pove ime, da vsebuje vodik, vendar kovalentno vezana na ogljikove atome, in ne molekulske vrste (H ₂ ). Se pravi, obstajajo CH-vezi. Če ena od teh vezi sprosti vodik, bo to orbitala s parnim elektronom. Če sta dva od teh parnih elektronov zelo blizu drug drugemu, bosta medsebojno vplivala, kar bo povzročilo tako imenovane viseče vezi.

S to vrsto hidrogeniranega amorfnega ogljika dobimo filme ali prevleke z nižjo trdoto kot tisti, izdelani s ta-C.

Tetraedrski amorfni ogljik

Skrajšano kot ta-C, imenovano tudi diamantno ogljik. Vsebuje visok delež hibridiziranih vezi sp ³ .

V to razvrstitev spadajo amorfni ogljikovi filmi ali prevleke z amorfno tetraedrsko strukturo. Manjkajo jim vodik, imajo visoko trdoto, številne fizikalne lastnosti pa so podobne diamantnim.

Molekularno je sestavljen iz tetraedrskih ogljikov, ki ne predstavljajo strukturnega vzorca na dolge razdalje; ker pri diamantu ostane vrstni red v različnih regijah kristala stalen. Ta-C lahko predstavlja določen vrstni red ali vzorec, značilen za kristal, vendar le na kratkem dosegu.

Sestava

Premog je organiziran kot plasti črne kamnine, ki vsebujejo druge elemente, kot so žveplo, vodik, dušik in kisik. Od tu nastajajo amorfni ogljiki, kot so premog, šota, antracit in lignit. Antracit je tisti z najvišjo sestavo ogljika od vseh.

Lastnosti

Pravi amorfni ogljik je lokaliziral π vezi z odkloni v medratomskem razmiku in variacijo kota vezi. Ima hibridizirane vezi sp ² in sp ^3, katerih razmerje se razlikuje glede na vrsto amorfnega ogljika.

Njene fizikalne in kemijske lastnosti so povezane z njegovo molekularno organizacijo in mikrostrukturo.

Na splošno ima lastnosti visoke stabilnosti in visoke mehanske trdote, odpornosti proti vročini in odpornosti proti obrabi. Poleg tega jo odlikujejo visoka optična preglednost, nizek koeficient trenja in odpornost proti različnim korozivnim sredstvom.

Amorfni ogljik je občutljiv na učinke obsevanja, med drugim ima visoko elektrokemično stabilnost in električno prevodnost.

Prijave

Vsaka od različnih vrst amorfnega ogljika ima svoje značilnosti ali lastnosti in zelo posebne uporabe.

Oglje

Premog je fosilno gorivo, zato je pomemben vir energije, ki se uporablja tudi za pridobivanje električne energije. O okoljskih vplivih premogovništva in njeni uporabi v elektrarnah je danes zelo razpravljati.

Aktivno oglje

Uporaben je za selektivno absorpcijo ali filtracijo onesnaževal iz pitne vode, razbarvanje raztopin in lahko celo absorbira žveplove pline.

Saje

Saje se pogosto uporablja pri izdelavi pigmentov, tiskarske barve in različnih barv. Ta ogljik na splošno izboljša trdnost in odpornost gumijastih predmetov.

Kot polnilo v platiščih ali pnevmatikah povečuje njihovo odpornost proti obrabi in ščiti materiale pred razkrojem, ki ga povzroča sončna svetloba.

Amorfni ogljikovi filmi

Tehnološka uporaba amorfnih ogljikovih folij ali prevlek v sortah ploščatih zaslonov in mikroelektroniki raste. Delež vezi sp ² in sp ³ pomeni, da imajo amorfni ogljikovi filmi optične in mehanske lastnosti spremenljive gostote in trdote.

Prav tako se med drugimi uporabo uporabljajo v odsevnih prevlekah, v prevlekah za radiološko zaščito.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Wikipedija. (2018). Amorfni premog. Pridobljeno: en.wikipedia.org
3. Kouchi A. (2014) Amorfni ogljik. V: Amils R. et al. (eds) Enciklopedija astrobiologije. Springer, Berlin, Heidelberg.
4. Yami (21. maj 2012). Alotropne oblike ogljika. Pridobljeno iz: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
5. Science Direct. (2019). Amorfni ogljik. Pridobljeno: sciencedirect.com
6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. in Bertran, E. (2011). Tribološke lastnosti tankih folij s fluoriranim amorfnim ogljikom. Pridobljeno: researchgate.net