Nietypowe formy alotropowe węgla

Węgiel jest pierwiastkiem powszechnie występującym w przyrodzie i znanym wszystkim, niewiele osób jednak zdaje sobie sprawę z różnorodności form alotropowych, w jakich występuje. Jednymi z mniej popularnych są grafen oraz fulereny.

Grafen to odmiana węgla o płaskiej budowie, przypominającej plaster miodu:

 

Składają się na niego sześciokątne pierścienie węglowe połączone w jedną płaszczyznę, dlatego też ma jednoatomową grubość i jest opisywany jako struktura dwuwymiarowa. Wszystkie atomy węgla w grafenie połączone są wiązaniami w hybrydyzacji sp2. Unikatowa budowa grafenu wpływa na jego właściwości. Grafen jest bardzo dobrym przewodnikiem cieplnym i elektrycznym o bardzo niskiej rezystywności. Jest bardzo wytrzymały na rozciąganie. Grafen cechuje się również bardzo dużą ruchliwością elektronów w temperaturze pokojowej (zdecydowanie większą niż krzem). Grafit zbudowany jest z wielu warstw grafenowych.

Fulereny inaczej nazywane są węglem molekularnym. Są to cząsteczki składające się z parzystej liczby atomów węgla, które tworzą kuliste, puste w środku bryły:

Cząsteczki fulerenów mogą zawierać od 28 do nawet 1500 atomów węgla. Przestrzenna struktura fulerenów zbudowana jest ze sprzężonych pierścieni węglowych o 5 lub 6 bokach. Najpopularniejszy fuleren zawiera 60 atomów węgla (oznacza się go symbolem C60) Fulereny otrzymuje się wskutek ekstrakcji z sadzy, powstałej podczas spalania najczęściej toluenu lub innych związków organicznych. Fulereny zostały odkryte w 1985 roku przez Harolda Kroto.

Fulereny są ciałami stałymi o czarnym kolorze i srebrzystym połysku (podobnie jak grafit).

By Fotograf: Jochen Gschnaller - German Wikipedia, original upload Dez 2004 by Moebius1 (selfmade), CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=350278

W przeciwieństwie do diamentu i grafitu fulereny są aktywne chemicznie i wykazują właściwości podobne do węglowodorów aromatycznych - ulegają np. reakcji Friedla-Craftsa. C60 reaguje z litem w ciekłym amoniaku, tworząc C60H21, C60H18, C60H36. Znane są także związki C60 z tlenem, fluorem, bromem oraz jodem. Co więcej, otrzymano również kompleksy fulerenów z platyną, osmem i irydem.

Są nad- i półprzewodnikami, co daje potencjał do zastosowania ich w elektronice. Ciekawostką jest, że we wnętrzu fulerenów można zamknąć atomy innych pierwiastków lub stosunkowo małe cząsteczki związków chemicznych.

Komentarze (0)
Wynik działania 5 + 3 =
Ostatnio komentowane
3+1=4
Renata • 2020-10-20 11:14:05
ez te działania
ez • 2020-10-20 08:02:24
które to interpretacja?
Sylwia • 2020-10-18 12:46:17
Dobre
Bartek • 2020-10-18 12:38:41
Dzięki
Siano • 2020-10-17 15:44:01