도입하는 화학
학습 목표
- 속성을 설명하 allotropes 의 탄소.
키를 점
- 다이아몬드는 것은 잘 알려진 allotrope 탄소는 전시도 높은 분산의 빛입니다. 그것은 가장 어려운 알려진 천연 광고 찾아내는 응용 프로그램에서 절단,드릴링,보석,그리고 잠재적인 반도체 소재입니다.
- 그래 핀은 하나의 평면에 배열 된 탄소 원자의 단일 층이다;그래 핀의 층은 흑연을 구성합니다. 그래 핀은 높은 전자 이동성과 전자 제품에서의 가능한 응용 분야로 인해 관심있는 재료입니다.
- 풀러렌은 탄소가 중공 구,타원체 또는 튜브의 형태를 취하는 탄소 동족체의 부류입니다. 이 부류의 재료에는 탄소 나노 튜브,버키볼 및 새로 발견 된 나노 버드가 포함됩니다.
용어
- 동종 화학 원소의 다른 형태.
의 반의 속성입니다 몇 가지 화학 성분에 존재하는 둘 이상의 다른 형태,또는 allotropes 때,자연에서 발견된다. 탄소의 여러 동족체가 있습니다.
다이아몬드
다이아몬드는 아마도 가장 잘 알려진 carbon allotrope. 탄소 원자는 격자로 배열되어 있는데,이는 면 중심의 입방 결정 구조의 변형이다. 그것은 최상급의 물리적 특성을 가지고 있으며,대부분은 원자 사이의 강한 공유 결합에서 유래합니다. 다이아몬드의 각 탄소 원자는 사면체의 4 개의 다른 탄소에 공유 결합되어있다. 이러한 사면체가 함께 형성하는 세 가지 차원의 네트워크는 여섯 원 탄소 반지에서 자 형태로 허용,제로 본드-각 변형이다. 이 안정적인 네트워크의 공유 결합과 육각형 링 이유는 다이아몬드는 그래서 믿을 수 없을만큼 강한으로 물질이다.
결과적으로 다이아몬드는 모든 벌크 재료의 가장 높은 경도 및 열 전도성을 나타냅니다. 또한,그 단단한 격자는 많은 요소에 의한 오염을 방지합니다. 다이아몬드의 표면은 lipophillic 이고 소수성,물에의해 젖을 수 없 그러나 기름에서 일 수 있다는 것을 의미하는. 다이아몬드는 일반적으로 강산 및 염기를 포함한 화학 시약과 반응하지 않습니다. 다이아몬드의 용도는 절단,드릴링 및 연삭을 포함합니다;보석;그리고 반도체 산업에서.
흑연
흑연은 탄소의 또 다른 동족체입니다. 흑연은 표준 조건에서 가장 안정한 형태의 탄소이며 탄소 화합물의 형성 열을 정의하기위한 표준 상태로 열 화학에 사용됩니다. 천연 흑연에는 세 가지 유형이 있습니다:
- 크리스탈 flake graphite:절연,평판과 같은 입자를 육각형의 가장자리
- 무정형 흑연:미세한 입자의 결과 열 변성의 석탄;그리고 때로는 메타 무연탄
- 덩어리 또는 정맥 graphite:에서 발생하는 균열 정맥 또는 골절이 나타납으로 성장의 섬유 또는 바 크리스탈 골재
흑연에는 계층화,평면 구조입니다. 에서 각 층,탄소 원자는 배치에 육각형 격자의 분리와 0.142nm,그 사이의 거리가 비행기(레이어)는 0.335nm. 두 개의 알려진 형태의 흑연,알파(육각형)베타(rhombohedral),매우 유사한 물리적 특성(제외하고는 레이어 스택에 약간 다르게). 육각형 흑연은 평평하거나 좌굴 될 수있다. Alpha 양식으로 변환할 수 있 베타 양식을 통해 기계적인 치료,및 베타 형식으로 되돌아 알파 양식을 할 때 그것은 상기 가열된 1300°C 흑연 전기를 수행 할 수 있습으로 인해 방대한 전자 delocalization 를 내 탄소 레이어로 전자가 무료 이동 전기를 통해 이동하는 비행기의 층이 있습니다. 흑연은 또한 자체 윤활 및 건식 윤활 특성을 가지고 있습니다. 흑연 응용 프로그램에서는 인공 혈액을 포함하는 재질 및 열 저항하는 재료로 그것은 저항할 수 있는 온도까지 3000°C
단층의 흑연이라고 그래. 이 소재는 특별한 전기적,열적 및 물리적 특성을 나타냅니다. 그것은 구조가 허니 콤 결정 격자에 조밀하게 포장 된 sp2 결합 탄소 원자의 단일 평면 시트 인 탄소의 동족체입니다. 그래 핀의 탄소-탄소 결합 길이는~0 입니다.142nm,그리고 이들 시트는 0.335nm 의 평면 간 간격을 갖는 흑연을 형성하도록 스택된다. 그래 핀은 흑연,숯,탄소 나노 튜브 및 풀러렌과 같은 탄소 동족체의 기본 구조 요소입니다. 그래 핀은 반 금속 또는 제로 갭 반도체로 실온에서 높은 전자 이동성을 나타낼 수 있습니다. 그래 핀은 독특한 특성으로 인해 많은 실험실에서 지속적인 연구의 대상이되는 흥미로운 새로운 종류의 재료입니다.
비정질 탄소
비정질 탄소 말 탄소 없는 결정 구조입니다. 비정질 탄소가 제조 될 수 있음에도 불구하고,흑연 유사 또는 다이아몬드 유사 탄소의 일부 미세 결정이 여전히 존재한다. 비정질 탄소의 특성은 물질에 존재하는 sp2 대 sp3 혼성 결합의 비율에 의존한다. 흑연은 순수하게 sp2 하이브리드 결합으로 구성되는 반면 다이아몬드는 순수하게 sp3 하이브리드 결합으로 구성됩니다. 재료에서 높은 sp3 혼 채권이라고 사면체,비정질 탄소(으로 인하여 사면체 형태에 의해 형성된 sp3 혼 채권),또는 다이아몬드처럼 탄소(으로 인하여 이의 유사성은 많은 물성을 그들의 다이아몬드).
풀러렌과 나노 튜브
탄소 나노 물질은 탄소 동족체의 또 다른 부류를 구성한다. 풀러(또는 버키볼)분자의 다양한 크기의 전체 구성탄소 그의 형태에 hollow spheres,타원체,또는 튜브입니다. 버키볼 및 buckytubes 의 대상이되고있는 강렬한 연구,두기 때문에 그들의 독특한 화학을 위한 자신의 기술 애플리케이션에 적합하며,특히에서는 재료공학,전자공학,및 나노기술. 탄소 나노 튜브는 특별한 강도와 독특한 전기적 특성을 나타내는 원통형 탄소 분자이며 열의 효율적인 전도체입니다. 탄소 나노 버드는 풀러렌과 같은”싹”이 탄소 나노 튜브의 외부 측벽에 공유 결합되어 새로 발견 된 동족체입니다. 따라서 나노 버드는 나노 튜브와 풀러렌 모두의 특성을 나타낸다.
유 탄소
유리 또는 유리로 탄소의 클래스탄으로 널리 사용되는 전극 소재에는 전기화학에서뿐만 아니라 보철 장치 및 온도가 높은 도가니. 그것의 가장 중요한 속성이 높은 온도 저항,경도,낮은 밀도,낮은 전기 저항,낮은 마찰,낮은 열 저항,극단적인 화학적 공격에 저항,그리고 불침투성 가스와 액체입니다.
기타 Allotropes
기타 allotropes 의 탄소를 포함한 탄소 nanofoam 는 저밀도 클러스터의 어셈블리의 탄소원자를 함께 묶에 느슨한 삼차원 웹;순수한 원자와 원자 탄소;그리고 선형 아세틸렌 탄소는 하나의 차원은 탄소분자 구조-(C:::C)n-.
http://en.wikipedia.org/wiki/Glassy_carbon
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http://en.wikipedia.org/wiki/Amorphous_carbon
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CC BY-SA3.0.탄소의 동위 원소.”
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CC BY-SA3.0.나는 이것을 할 수 없다.”
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CC BY-SA.나는 이것을 할 수 없다.