AMORF KARBON: TÜRLERI, ÖZELLIKLERI VE KULLANIMLARI - KIMYA

Amorf karbon , karbon moleküler kusurları ve düzensizlikleri ile dolu bir alotropik yapılarıdır. Allotrop terimi, farklı moleküler yapılar oluşturan karbon atomu gibi tek bir kimyasal elementi ifade eder; bazıları kristal, diğerleri bu durumda olduğu gibi amorf.

Amorf karbon, elmas ve grafiti karakterize eden uzun menzilli kristal yapıdan yoksundur. Bu, katı maddenin birbirine çok yakın olan bölgelerine bakıldığında yapısal modelin biraz sabit kaldığı anlamına gelir; ve uzaklaştıklarında farklılıkları ortaya çıkar.

Yanan odun kömürü. Kaynak: Pixabay

Amorf karbonun fiziksel ve kimyasal özellikleri veya özellikleri de grafit ve elmasınkinden farklıdır. Örneğin, odun yanmasının bir ürünü olan meşhur odun kömürü var (üstteki resim). Bu yağlayıcı değil ve parlak da değil.

Doğada çeşitli amorf karbon türleri vardır ve bu çeşitler sentetik olarak da elde edilebilir. Çeşitli amorf karbon biçimleri arasında karbon siyahı, aktif karbon, kurum ve odun kömürü bulunur.

Amorf karbon, elektrik üretim endüstrisinin yanı sıra tekstil ve sağlık endüstrilerinde önemli kullanımlara sahiptir.

Amorf karbon türleri

Bunları sınıflandırmak için kökenleri, bileşimleri ve yapıları gibi birkaç kriter vardır. İkincisi, karbonlar ile sp ² ve sp ³ hibridizasyonları arasındaki ilişkiye bağlıdır ; yani, sırasıyla bir düzlem veya bir dörtyüzlü tanımlayanlar. Bu nedenle, bu katıların inorganik (mineralojik) matrisi çok karmaşık hale gelebilir.

Menşeine göre

Doğal kökenli amorf karbon vardır, çünkü organik bileşiklerin oksidasyon ve bozunma formlarının ürünüdür. Bu tür karbon, is, kömür ve karbürlerden türetilen karbonu içerir.

Sentetik amorf karbon, katodik ark biriktirme teknikleri ve püskürtme ile üretilir. Sentetik olarak elmas benzeri amorf karbon kaplamalar veya amorf karbon filmler de üretilir.

yapı

Amorf karbon, mevcut sp ² veya sp ³ bağlarının oranına bağlı olarak üç büyük türe ayrılabilir . Elemental amorf karbon (aC), hidrojene amorf karbon (aC: H) ve tetrahedral amorf karbon (ta-C) olarak adlandırılan amorf karbon vardır.

Elemental amorf karbon

Genellikle BC veya BC olarak kısaltılır, aktif karbon ve karbon siyahı içerir. Bu grubun çeşitleri, hayvansal ve bitkisel maddelerin eksik yanması ile elde edilir; yani, stokiyometrik oksijen açığı ile yanarlar.

Bunlar sp daha yüksek bir oranda mevcut ² bağlar , yapıları veya moleküler kuruluşta. Uzayda farklı yönelimlere sahip bir dizi gruplanmış düzlem, bütünde heterojenlik oluşturan dört yüzlü karbonların bir ürünü olarak düşünülebilirler.

Onlardan, nanokompozitler elektronik uygulamalar ve malzeme geliştirme ile sentezlenmiştir.

Hidrojene amorf karbon

BC olarak kısaltılmıştır: H veya HAC. Bunlar is, duman, bitüm gibi çıkarılan kömür ve asfaltı içerir. Kurum, şehir veya kasaba yakınlarındaki dağda yangın çıktığında, onu kırılgan siyah yapraklar şeklinde taşıyan hava akımlarında gözlendiğinde kolayca ayırt edilebilir.

Adından da anlaşılacağı gibi, bu hidrojen içeren, fakat kovalent olarak karbon atomuna bağlı, ve molekül türü (H ₂ ). Yani, CH bağları var. Bu bağlardan biri hidrojen salınırsa, eşleşmemiş bir elektrona sahip bir yörünge olacaktır. Bu eşleşmemiş elektronlardan ikisi birbirine çok yakınsa, etkileşime girerek sözde sarkan bağlara neden olurlar.

Bu tür hidrojene amorf karbonla, ta-C ile yapılanlardan daha düşük sertlikte filmler veya kaplamalar elde edilir.

Dört yüzlü amorf karbon

Ta-C olarak kısaltılır, ayrıca elmas benzeri karbon olarak da adlandırılır. Yüksek oranda sp ³ hibridize bağlar içerir .

Amorf bir dört yüzlü yapıya sahip amorf karbon filmler veya kaplamalar bu sınıflandırmaya girer. Hidrojenden yoksundurlar, yüksek sertliğe sahiptirler ve fiziksel özelliklerinin çoğu elmasınkilere benzer.

Moleküler olarak, uzun erimli bir yapısal model göstermeyen dört yüzlü karbonlardan oluşur; oysa elmasta, kristalin farklı bölgelerinde sıra sabit kalır. Ta-C, bir kristalin belirli bir düzen veya desen özelliğini gösterebilir, ancak yalnızca kısa menzilde olabilir.

Kompozisyon

Kömür, kükürt, hidrojen, nitrojen ve oksijen gibi diğer elementleri içeren siyah kaya katmanları olarak düzenlenmiştir. Buradan kömür, turba, antrasit ve linyit gibi amorf karbonlar çıkar. Antrasit, hepsinin en yüksek karbon bileşimine sahip olandır.

Özellikleri

Gerçek amorf karbon, atomlar arası aralıkta sapmalar ve bağ açısında varyasyon ile lokalize π bağlarına sahiptir. İlişkileri amorf karbon tipine göre değişen sp ² ve sp ³ hibritlenmiş bağlara sahiptir .

Fiziksel ve kimyasal özellikleri moleküler organizasyonu ve mikro yapısı ile ilgilidir.

Genel olarak yüksek stabilite ve yüksek mekanik sertlik, ısıya ve aşınmaya karşı direnç özelliklerine sahiptir. Ayrıca, yüksek optik şeffaflığı, düşük sürtünme katsayısı ve çeşitli aşındırıcı maddelere karşı direnci ile karakterizedir.

Amorf karbon, diğer özelliklerinin yanı sıra, ışınlamanın etkilerine duyarlıdır, yüksek elektrokimyasal kararlılığa ve elektriksel iletkenliğe sahiptir.

Uygulamalar

Farklı amorf karbon türlerinin her birinin kendine has özellikleri veya özellikleri ve çok özel kullanımları vardır.

Odun kömürü

Kömür fosil bir yakıttır ve bu nedenle elektrik üretmek için de kullanılan önemli bir enerji kaynağıdır. Kömür madenciliği endüstrisinin çevreye etkisi ve elektrik santrallerinde kullanımı bugün hararetle tartışılıyor.

Aktif karbon

İçme suyundaki kirletici maddelerin seçici olarak emilmesi veya filtrelenmesi, renk giderici çözeltiler için yararlıdır ve hatta kükürt gazlarını emebilir.

Karbon siyahı

Karbon siyahı, pigment yapımında, baskı mürekkeplerinde ve çeşitli boyalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu karbon genellikle kauçuk parçaların mukavemetini ve direncini artırır.

Jantlarda veya lastiklerde dolgu maddesi olarak, aşınmaya karşı dirençlerini arttırır ve malzemeleri güneş ışığından kaynaklanan bozulmalardan korur.

Amorf Karbon Filmler

Düz panel ekran ve mikroelektronik çeşitlerinde amorf karbon filmlerin veya kaplamaların teknolojik kullanımı artmaktadır. Sp ² ve sp ³ bağlarının oranı, amorf karbon filmlerin değişken yoğunluk ve sertlikte optik ve mekanik özelliklere sahip olduğu anlamına gelir.

Benzer şekilde, diğer kullanımların yanı sıra yansıma önleyici kaplamalarda, radyolojik koruma amaçlı kaplamalarda kullanılırlar.

Referanslar

Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya. (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
Vikipedi. (2018). Amorf kömür. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
Kouchi A. (2014) Amorf Karbon. In: Amils R. vd. (eds) Encyclopedia of Astrobiology. Springer, Berlin, Heidelberg.
Yami. (21 Mayıs 2012). Karbonun allotropik formları. Quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com adresinden kurtarıldı
Science Direct. (2019). Amorf karbon. Kurtarıldı: sciencedirect.com
Rubio-Roy, M., Corbella, C. ve Bertran, E. (2011). Florlu Amorf Karbon İnce Filmlerin Tribolojik Özellikleri. Researchgate.net adresinden kurtarıldı

AMORF KARBON: TÜRLERI, ÖZELLIKLERI VE KULLANIMLARI - KIMYA - 2025