Was sind die Allotrope von Kohlenstoff?

Kohlenstoff hat aufgrund seiner einzigartigen chemischen Bindungseigenschaften die stabilsten Allotröme eines jeden Elements. Einige Kohlenstoffallotrope wie Graphit und Diamant treten natürlich auf; Andere, wie Nanoröhren, müssen im Labor hergestellt werden. Carbon's Häufigkeit und Vielseitigkeit machen es zu einem der am häufigsten untersuchten Materialien in der Nanotechnologieforschung, und seine Allotrope haben eine breite Palette nützlicher Eigenschaften, wie z. B. hohe Zugfestigkeit und hohe Schmelzpunkte.

Amorphes Kohlenstoff und Graphit sind die beiden häufigsten Allotröme, und sie bilden die Mehrheit der natürlichen Kohlenstoffverbindungen wie Kohle und Ruß. Amorpher Kohlenstoff hat keine bestimmte Kristallstruktur, wie die meisten Gläser. Die Kohlenstoffatome in Graphit sind in Schichten angeordnet; Jede Schicht hat starke Bindungen, die sie zusammenhalten, aber die Schichten verbinden sich nicht stark und sie können leicht voneinander abgerieben werden. Reine pyrolytische Graphit, bei der die Schichten alle in derselben Ebene angeordnet sind, ist eine extrem starke, hitzebeständige MaterialieAl, das in Hochtemperaturumgebungen mit hoher Stress verwendet wird. Graphit leitet Strom und kann als Moderator für Kernreaktoren verwendet werden.

Diamant, das andere natürliche Kohlenstoff -Allotrop, hat eine starre, ineinandergreifende Kristallstruktur. Diamond ist eine der härtesten bekannten Substanzen und wird in der Industrie zum Mahlen und Schneiden von Materialien verwendet. Die Transparenz und Haltbarkeit von Diamond machen es als Edelstein hoch geschätzt, und das Schmuckgeschäft hat den Diamantabbau in eine milliardenschwere Branche verwandelt. Diamond kann synthetisch aus anderen Allotrömen hergestellt werden, es erfordert jedoch extrem hohe Temperaturen und Drücke, um zu bilden.

Andere, exotischere Allope sind Buckyballs, Nanoröhren und Carbon -Nanofoam. Diese treten natürlich in Ruß auf und wurden in mindestens einem Planetennebel gefunden, obwohl sie auch synthetisch erstellt werden können. Buckyballs sind geschlossen, kugelförmige Netzwerke von Kohlenstoff beiOMS, die ineinandergreifende Pentagone und Sechsecke bilden. Kohlenstoffnanoröhren teilen die gleiche Struktur wie Graphit, aber anstatt einen Schichtstapel zu haben, wickelt sich ein Nanoröhrchen um und verbindet sich mit sich selbst und bildet einen langen Zylinder. Kohlenstoffnanoröhren haben eine sehr hohe Zugfestigkeit, was sie als Neubaustoff attraktiv macht, obwohl sie unter Druck nicht annähernd so stark sind.