Il carbonio amorfo È tutto quel carbonio allotropico con strutture piene di difetti molecolari e irregolarità. Il termine allotropo si riferisce a un singolo elemento chimico, come l'atomo di carbonio, che forma diverse strutture molecolari; alcuni cristallini e altri, come in questo caso, amorfi.
Al carbonio amorfo manca la struttura cristallina a lungo raggio che caratterizza il diamante e la grafite. Ciò significa che il modello strutturale rimane leggermente costante quando si visualizzano regioni del solido molto vicine tra loro; E quando sono distanti le loro differenze diventano evidenti.
Anche le caratteristiche fisiche e chimiche o le proprietà del carbonio amorfo sono diverse da quelle della grafite e del diamante. Ad esempio, c'è il famoso carbone di legna, un prodotto della combustione del legno (immagine in alto). Questo non è lubrificante e non è nemmeno brillante.
Esistono diversi tipi di carbonio amorfo in natura e queste varietà possono essere ottenute anche sinteticamente. Tra le varie forme di carbone amorfo ci sono il nerofumo, il carbone attivo, la fuliggine e il carbone..
Il carbonio amorfo ha usi importanti nell'industria della generazione di energia, così come nell'industria tessile e sanitaria.
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Esistono diversi criteri per classificarli, come la loro origine, composizione e struttura. Quest'ultimo dipende dalla relazione tra i carboni con ibridazioni spDue e sp3; cioè quelli che definiscono un piano o un tetraedro, rispettivamente. Pertanto, la matrice inorganica (mineralogica) di questi solidi può diventare molto complessa..
C'è il carbonio amorfo di origine naturale, perché è il prodotto dell'ossidazione e delle forme di decomposizione dei composti organici. Questo tipo di carbonio include fuliggine, carbone e carbonio derivato dai carburi..
Il carbonio amorfo sintetico viene prodotto mediante deposizione ad arco catodico e tecniche di sputtering. Sinteticamente, vengono prodotti anche rivestimenti di carbonio amorfo simile al diamante o film di carbonio amorfo..
Anche il carbonio amorfo può essere raggruppato in tre tipi principali a seconda della proporzione di legami spDue o sp3 presente. C'è il carbonio amorfo, che appartiene al cosiddetto carbonio amorfo elementare (aC), il carbonio amorfo idrogenato (aC: H) e il carbonio amorfo tetraedrico (ta-C).
Spesso abbreviato BC o BC, include carbone attivo e nerofumo. Le varietà di questo gruppo si ottengono per combustione incompleta di sostanze animali e vegetali; cioè bruciano con un deficit stechiometrico di ossigeno.
Hanno una percentuale maggiore di collegamenti spDue nella sua struttura o organizzazione molecolare. Possono essere immaginati come una serie di piani raggruppati, con diversi orientamenti nello spazio, un prodotto dei carboni tetraedrici che stabiliscono eterogeneità nel tutto..
Da loro, i nanocompositi sono stati sintetizzati con applicazioni elettroniche e sviluppo di materiali..
Abbreviato in BC: H o HAC. Questi includono fuliggine, fumo, carbone estratto come bitume e asfalto. La fuliggine è facilmente distinguibile quando c'è un incendio in una montagna vicino a una città o paese, dove si osserva nelle correnti d'aria che la trasportano sotto forma di fragili foglie nere di colore nero..
Come suggerisce il nome, contiene idrogeno, ma legato in modo covalente ad atomi di carbonio e non di tipo molecolare (HDue). Cioè, ci sono legami C-H. Se uno di questi legami viene rilasciato idrogeno, sarà un orbitale con un elettrone spaiato. Se due di questi elettroni spaiati sono molto vicini tra loro, interagiranno causando i cosiddetti legami penzolanti..
Con questo tipo di carbonio amorfo idrogenato si ottengono film o rivestimenti di durezza inferiore rispetto a quelli realizzati con ta-C.
Abbreviato in ta-C, chiamato anche carbonio simile al diamante. Contiene un'elevata percentuale di legami ibridati sp3.
I film di carbonio amorfo o i rivestimenti con una struttura tetraedrica amorfa appartengono a questa classificazione. Mancano di idrogeno, hanno un'elevata durezza e molte delle loro proprietà fisiche sono simili a quelle del diamante.
Molecolarmente, è costituito da atomi di carbonio tetraedrici che non presentano uno schema strutturale a lungo raggio; mentre nel diamante, l'ordine rimane costante nelle diverse regioni del cristallo. Il ta-C può presentare un certo ordine o motivo caratteristico di un cristallo, ma solo a breve distanza.
Il carbone è organizzato come strati di roccia nera, contenenti altri elementi come zolfo, idrogeno, azoto e ossigeno. Da qui nascono i carboni amorfi come il carbone, la torba, l'antracite e la lignite. L'antracite è quella con la più alta composizione di carbonio di tutte.
Il vero carbonio amorfo ha legami π localizzati con deviazioni nella spaziatura interatomica e variazione nell'angolo di legame. Ha collegamenti ibridi spDue e sp3 il cui rapporto varia a seconda del tipo di carbonio amorfo.
Le sue proprietà fisiche e chimiche sono legate alla sua organizzazione molecolare e alla sua microstruttura..
In generale, ha proprietà di elevata stabilità ed elevata durezza meccanica, resistenza al calore e resistenza all'usura. Inoltre, è caratterizzato dalla sua elevata trasparenza ottica, basso coefficiente di attrito e resistenza a vari agenti corrosivi..
Il carbonio amorfo è sensibile agli effetti dell'irradiazione, ha un'elevata stabilità elettrochimica e conduttività elettrica, tra le altre proprietà..
Ciascuno dei diversi tipi di carbonio amorfo ha le sue caratteristiche o proprietà e usi molto particolari..
Il carbone è un combustibile fossile, e quindi è un'importante fonte di energia, che viene utilizzata anche per generare elettricità. L'impatto ambientale dell'industria mineraria del carbone e il suo utilizzo nelle centrali elettriche sono oggetto di accesi dibattiti oggi.
È utile per l'assorbimento selettivo o la filtrazione di contaminanti dall'acqua potabile, soluzioni decoloranti e può anche assorbire i gas di zolfo.
Il nerofumo è ampiamente utilizzato nella produzione di pigmenti, inchiostri da stampa e una varietà di vernici. Questo carbonio generalmente migliora la resistenza e la resistenza degli articoli realizzati con la gomma..
Come riempitivo in cerchi o pneumatici, aumenta la loro resistenza all'usura e protegge i materiali dal degrado causato dalla luce solare..
L'uso tecnologico di film o rivestimenti di carbonio amorfo in una varietà di dispositivi a schermo piatto e microelettronici è in aumento. La proporzione di collegamenti spDue e sp3 fa sì che i film di carbonio amorfo abbiano proprietà ottiche e meccaniche di densità e durezza variabili.
Sono anche utilizzati nei rivestimenti antiriflesso, nei rivestimenti per la protezione dalle radiazioni, tra gli altri usi..
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