炭素同素体

炭素は原子番号6の周期表の6番目の元素で、記号「C」で表されます。炭素は地球上で最も豊富な物質であり、宇宙で 4 番目に一般的な元素です。すべての生物は、炭素の同素体で構成されています。質量では、人体で 2 番目に豊富な元素は炭素です。化石燃料、ポリマー、およびほとんどの医薬品には、炭素化合物が含まれています。

炭素同素体の概要

2 つ以上の形態で見つかった要素は同素体として知られており、これらの形態は同素体として知られています。物理的性質は異なりますが、化学的性質は似ています。

炭素の原子価とそのカテネート能力により、複数の同素体が存在します。

炭素の同素体は次の 2 つに分類できます。

• 結晶性炭素同素体:

• アモルファス炭素同素体:

それらのいくつかを 1 つずつ説明しましょう。

バックミンスターフラーレン

• バックミンスターフラーレンは、1985 年にサセックス大学とライス大学の科学者と研究者によって最初に発見されました。

• フラーレンは正に曲がった分子で、n≧30 の C2n 原子を持っています。フラーレンは、中空の球体、チューブ、楕円体など、炭素のみで作られたさまざまなサイズを持つことができます。

• フラーレンの挙動と構造は、温度と圧力によって変化します。
• フラーレンは有機溶媒に溶けます。
• フラーレンは強磁性を示します。
• フラーレンは、導体、潤滑剤、化粧品などの製造に使用されています。
• フラーレンはガスを吸収します。

グラフェン

• グラフェンはグラファイト構造の単層です。
• グラフェンは優れた熱特性と電気特性を備えています。
• グラフェンは、導電性基板上でのエピタキシーによって生成できます。また、グラファイトの表面から繰り返し剥離することによっても実現できます。
• グラフェンはシリコンを置き換えることができます。グラフェンは、高性能で高度な電子デバイスに使用できます。

ロンズデーライト

• ロンズデーライトは六角形のダイヤモンドとも呼ばれます。
• ロンズデーライトは、地球に落下した隕石のグラファイトから形成されます。
• 隕石に含まれるグラファイトは、隕石の衝撃によるとてつもない熱と圧力により、ロンズデーライトに変化します。同時に、その六方晶格子は維持されます。
• ロンズデーライトは実験室で作ることができ、静的プレスでグラファイトを圧縮することによって行われます。

カルボフェン

• カルボフェンは、二次元の共有結合有機骨格です。
４−６カルボフェンは、１−３−５トリヒドロキシベンゼンから得ることができる。
• カルボフェンには、4-C 環と 6-C 環が 1:1 の比率で含まれています。
• 3 つのそれぞれの σ 結合の間の角度は、90°、120°、150°です。

ディアマン

• ダイアマンは、ダイヤモンドの 2 次元形状です。
• ディアマンは高温高圧下で形成されます。圧力がなければ、材料はグラフェンに戻ります。
• ジアマンを作る 2 番目の方法は、材料に水素原子を追加することです。しかし、水素結合は小さくて弱いです。そのため、f-ジアマンとして知られるフッ素を使用して結合を強化しています。

石炭

• 石炭とすすは非晶質炭素と呼ばれます。

• 非晶質炭素は結晶構造を持っていません。

• 非晶質炭素は短距離秩序を持っています。

• 非晶質炭素には、グラファイトやダイヤモンドに似た微細な結晶が含まれています。

• 石炭は熱分解の産物です。熱分解は、熱の作用によって物質を分解することです。

カーボンナノチューブ

• カーボン ナノチューブはバッキーチューブとも呼ばれます。

• カーボン ナノチューブは円筒状の分子であり、ナノエレクトロニクス、材料用途、光学など、いくつかの用途に役立ちます。

• カーボン ナノチューブは、独特の電気的特性、優れた熱伝導体、並外れた強度を備えています。

• ナノチューブの直径は数ナノメートルですが、長さは数センチメートルです。

• ナノチューブには 2 種類あり、1 つ目は単層ナノチューブ、2 つ目は多層ナノチューブです。

カーボン ナノバッド

• カーボン ナノバッドでは、フラーレンのような「バッド」が共有結合でカーボン ナノチューブの外壁に付着しています。
• カーボン ナノバッドは、カーボン ナノチューブとフラーレンのさまざまな特性を備えています。
• カーボン ナノチューブは優れたフィールド エミッターです。

カーボンナノフォーム

• Andrei V. Rode は 1997 年にカーボン ナノフォームを発見しました。
• カーボン ナノフォームには、炭素原子の低密度クラスターが含まれており、ゆるい 3 次元の網状にぶら下がっています。
• 各クラスターの幅は約 6 ナノメートルです。コレクションには、グラファイトのようなシートで接続された約 4000 の原子が含まれています。正六角形パターンの間に七角形があるため、負の曲率を持っています。
• カーボン ナノフォーム クラスターは、バックミンスターフラーレンの反対です。バックミンスターフラーレンでは、五角形が挿入されているため、正の曲率があります。
• カーボン ナノフォームは大規模な構造をしており、電気を通しにくいです。

グラッシー カーボン

• ガラス状炭素はガラス状炭素とも呼ばれます。
• グラッシー カーボンは非黒鉛化性です。
• ガラス状炭素は、適切な電極材料、人工装具の部品、および高温るつぼに使用されます。
• Bernard Redfern は 1950 年代にグラッシー カーボンを製造しました。
• グラッシー カーボンの製造には、有機前駆体を約 3000 °C の温度で処理する必要があります。
• グラッシー カーボンはガス不透過性です。
• ガラス状炭素は化学的に不活性です。
• ガラス状炭素は、酸化速度が他のどの炭素同素体よりも低いことを示しました。
• グラッシー カーボンは酸に耐性があります。通常のグラファイトは粉末に還元されますが、ガラス状炭素は濃硝酸と硫酸で処理しても影響を受けません。

結論

過去数世紀にわたり、炭素はエネルギー源として使用されてきました。このテクノロジーの時代においても、炭素は科学技術のあらゆる分野で重要です。要素がなければ、生命はこの惑星で繁栄しなかったかもしれません.そのため、私たち人間は、そのさまざまな形態について知ることが不可欠です。