AMORF SZÉN: TÍPUSOK, TULAJDONSÁGOK ÉS FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2026

Az amorf szén bármilyen allotrop szerkezet, amely szén-molekuláris hibákkal és szabálytalanságokkal van tele. Az allotrop kifejezés egyetlen kémiai elemre vonatkozik, például a szénatomra, amely különböző molekuláris szerkezeteket képez; néhány kristályos, és mások, mint ebben az esetben, amorfok.

Az amorf szénből hiányzik a távolsági kristályszerkezet, amely a gyémántot és a grafitot jellemzi. Ez azt jelenti, hogy a szerkezeti mintázat kissé állandó marad, ha a szilárd anyagot egymáshoz nagyon közel fekvő területeket tekintjük; és amikor távol vannak, különbségeik nyilvánvalóvá válnak.

Égő faszén. Forrás: Pixabay

Az amorf szén fizikai és kémiai tulajdonságai vagy tulajdonságai szintén különböznek a grafit és a gyémánt tulajdonságaitól. Például ott van a híres faszén, a fa égésterméke (felső kép). Ez nem kenő, és nem is fényes.

A természetben többféle amorf szén létezik, és ezek a fajták szintetikusan is előállíthatók. Az amorf szén különféle formái között megtalálható a korom, az aktív szén, a korom és a faszén.

Az amorf szénnek fontos felhasználása van az energiatermelő iparban, valamint a textil- és az egészségiparban.

Az amorf szén típusai

Számos kritérium van a besorolásra, például származásuk, összetételük és szerkezetük. Az utóbbi függ a kapcsolat a szénatomokon SP ² és SP ³ hibridizációk; vagyis azok, amelyek egy síkot vagy egy tetraédert határoznak meg. Ezért ezen szilárd anyagok szervetlen (ásványtani) mátrixa nagyon összetetté válhat.

Eredete szerint

Van természetes amorf szén, mivel az oxidáció és a szerves vegyületek bomlásának terméke. Ez a fajta szén magában foglalja a koromot, a szenet és a karbidokból származó szénet.

A szintetikus amorf szént katódív ívleválasztási technikákkal és porlasztással állítják elő. Szintetikusan gyémántszerű amorf szénbevonatokat vagy amorf szénfóliákat is gyártanak.

Szerkezet

Az amorf szén három nagy típusba is sorolható, a jelenlévő sp ² vagy sp ³ kötések arányától függően. Itt van az amorf szén, amely az úgynevezett elemi amorf szénhez (aC), a hidrogénezett amorf szénhez (aC: H) és a tetraéder amorf szénhez (ta-C) tartozik.

Elemi amorf szén

Gyakran rövidítve BC vagy BC, ide tartozik az aktív szén és a korom. E csoport fajtáit állati és növényi anyagok nem teljes égetésével nyerik; vagyis sztöchiometrikus oxigénhiány mellett égnek.

Nagyobb sp ² -kötések arányát mutatják szerkezetükben vagy molekuláris szervezetükben. Elképzelhetőek csoportosított sík sorozataként, eltérő térbeli orientációval, a tetraéderes szénatomok terméke, amely az egész heterogenitását megalapozza.

Ezekből szintetizálták a nanokompozit elemeket elektronikus alkalmazásokkal és anyagfejlesztéssel.

Hidrogénezett amorf szén

Rövidítve: BC: H vagy HAC. Ide tartoznak a korom, a füst, az extrahált szén, például a bitumen és az aszfalt. A korom könnyen megkülönböztethető, ha egy város vagy város közelében található hegységben tűz van, ahol azt észlelik a légáramok, amelyek törékeny fekete levelek formájában hordozzák.

Ahogy a neve sugallja, hogy tartalmaz hidrogént, de kovalensen kapcsolódik szénatomot, és nem a molekuláris típusú (H ₂). Vagyis vannak CH kötések. Ha ezeknek a kötéseknek az egyikéből hidrogén szabadul fel, akkor egy páratlan elektronú pálya lesz. Ha ezek közül a páratlan elektronok közül kettő nagyon közel áll egymáshoz, akkor kölcsönhatásba lépnek, és az ún.

Az ilyen típusú hidrogénezett amorf szénnel alacsonyabb keménységű filmek vagy bevonatok állíthatók elő, mint a ta-C-vel készített.

Tetraéder amorf szén

Ta-C rövidítve, amelyet gyémántszerű szénnek is neveznek. Nagyon sok sp ³ hibridizált kötést tartalmaz.

Az amorf szénfilmek vagy amorf tetraéderes szerkezetű bevonatok tartoznak ebbe az osztályozásba. Hiányzik a hidrogén, nagy keménységű, és fizikai tulajdonságaik közül sok hasonló a gyémántéhoz.

Molekuláris szempontból tetraéderes szénatomokból áll, amelyek nem mutatnak hosszú távú szerkezeti mintázatot; míg a gyémántban a sorrend változatlan marad a kristály különböző régióiban. A ta-C bemutathat egy kristályra jellemző sorrendet vagy mintázatot, de csak kis távolságban.

Fogalmazás

A szén fekete kőzet rétegeként van felépítve, és más elemeket, például ként, hidrogént, nitrogént és oxigént tartalmaz. Innentől amorf szén képződik, például szén, tőzeg, antracit és lignit. Az antracit a legmagasabb széntartalmú mindegyikben.

Tulajdonságok

A valódi amorf szén lokalizálta a π kötéseket, eltérésekkel az interatomikus távolságban és a kötési szög változásával. Meg SP ² és SP ³ hibridizált kötést, amelynek kapcsolata szerint változik, hogy milyen típusú amorf szén.

Fizikai és kémiai tulajdonságai összefüggenek molekuláris szervezetével és mikroszerkezetével.

Általában nagy stabilitással és nagy mechanikai keménységgel, hőállósággal és kopásállósággal rendelkezik. Ezenkívül nagy optikai átlátszósága, alacsony súrlódási együtthatója és ellenállása a különféle maró hatású szereknek.

Az amorf szén érzékeny a besugárzás hatására, magas elektrokémiai stabilitással és elektromos vezetőképességgel rendelkezik, többek között egyéb tulajdonságokkal.

Alkalmazások

Az amorf szén mindegyik típusának megvannak a sajátosságai vagy tulajdonságai, és nagyon különleges felhasználásuk.

Faszén

A szén fosszilis tüzelőanyag, ezért fontos energiaforrás, amelyet villamosenergia-termelésre is használnak. A szénbányászat és az erőművekben való alkalmazásának környezeti hatásait ma hevesen vitatják.

Aktívszén

Hasznos az ivóvízből származó szennyező anyagok szelektív abszorpciójára vagy szűrésére, színtelenítő oldatokra, és akár kéngázokat is felszívhat.

Korom

A korom széles körben használatos pigmentek, nyomdafestékek és különféle festékek készítésében. Ez a szén általában javítja a gumi cikkek szilárdságát és ellenálló képességét.

A felni vagy abroncsok töltőanyagaként növeli azok kopásállóságát és védi az anyagokat a napfény által okozott lebomlástól.

Amorf szénfilmek

Az amorf szénrétegek vagy bevonatok technológiai felhasználása növekszik a síkképernyős kijelzők és a mikroelektronika fajtáiban. Az sp ² és sp ³ kötés aránya azt jelenti, hogy az amorf szénrétegek optikai és mechanikai tulajdonságai változó sűrűséggel és keménységgel rendelkeznek.

Hasonlóképpen, visszaverődés elleni bevonatokban, radiológiai védelmet nyújtó bevonatokban használják őket, többek között.

Irodalom

1. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Amorf szén. Helyreállítva: en.wikipedia.org
3. Kouchi A. (2014), amorf szén. In: Amils R. és mtsai. (szerk.) Az asztrológiai enciklopédia. Springer, Berlin, Heidelberg.
4. Yami. (2012. május 21.). A szén allotropikus formái. Helyreállítva: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
5. Science Direct. (2019). Amorf szén. Helyreállítva: sciencedirect.com
6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. és Bertran, E. (2011). A fluortartalmú amorf szén vékony filmek tribológiai tulajdonságai. Helyreállítva: researchgate.net