AMORF KOL: TYPER, EGENSKAPER OCH ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2026

Det amorfa kolet är alla allotropa strukturer fyllda med kolmolekylära defekter och oregelbundenheter. Termen allotrop refererar till ett enda kemiskt element, såsom kolatomen, som bildar olika molekylstrukturer; vissa kristallina, och andra, som i detta fall, amorfa.

Amorft kol saknar den långväga kristallstrukturen som kännetecknar diamant och grafit. Detta innebär att strukturmönstret förblir något konstant när man tittar på områden i det fasta ämnet som är mycket nära varandra; och när de är avlägsna, blir deras skillnader uppenbara.

Brinnande kol. Källa: Pixabay

De fysiska och kemiska egenskaperna hos amorft kol skiljer sig också från grafit och diamant. Till exempel finns det den berömda träkolen, en produkt av träförbränning (toppbild). Detta smörjer inte och det är heller inte glänsande.

Det finns flera typer av amorft kol i naturen och dessa sorter kan också erhållas syntetiskt. Bland de olika formerna av amorft kol är kimrök, aktivt kol, sot och kol.

Amorft kol har viktiga användningar inom kraftproduktionsindustrin, liksom inom textil- och hälsoindustrin.

Typer av amorft kol

Det finns flera kriterier för att klassificera dem, till exempel deras ursprung, sammansättning och struktur. Det senare beror på förhållandet mellan kolatomerna med sp ² och sp ^3- hybridiseringar ; det vill säga de som definierar ett plan respektive en tetrahedron. Därför kan den oorganiska (mineralogiska) matrisen för dessa fasta ämnen bli mycket komplex.

Enligt dess ursprung

Det finns amorft kol av naturligt ursprung, eftersom det är produkten av oxidation och former av sönderdelning av organiska föreningar. Denna typ av kol innefattar sot, kol och kol som härrör från karbider.

Syntetiskt amorft kol produceras med katodiska bågavsättningstekniker och sputtering. Syntetiskt tillverkas också diamantliknande amorfa kolbeläggningar eller amorfa kolfilmer.

Strukturera

Amorft kol kan också grupperas i tre stora typer beroende på andelen sp ² eller sp ^3- bindningar närvarande. Det finns det amorfa kolet, som tillhör det så kallade elementära amorfa kolet (aC), det hydrerade amorfa kolet (aC: H) och det tetraedriska amorfa kolet (ta-C).

Elementärt amorft kol

Ofta förkortas BC eller BC, det inkluderar aktivt kol och kimrök. Sorterna i denna grupp erhålls genom ofullständig förbränning av djur- och vegetabiliska ämnen; det vill säga de bränner med ett stökiometriskt syreunderskott.

De presenterar en högre andel sp ^2- bindningar i sin struktur eller molekylära organisation. De kan föreställas som en serie grupperade plan, med olika orienteringar i rymden, en produkt av tetraedriska kolatomer som upprättar heterogenitet i helheten.

Från dem har nanokompositer syntetiserats med elektroniska applikationer och materialutveckling.

Hydrogenerat amorft kol

Förkortat som BC: H eller HAC. Dessa inkluderar sot, rök, extraherat kol som bitumen och asfalt. Sot kan lätt urskiljas när det finns en eld i ett berg nära en stad eller stad, där den observeras i luftströmmarna som bär den i form av bräckliga svarta blad.

Som namnet antyder, den innehåller väte, men kovalent kopplad till kolatomer, och inte av den molekylära typen (H ₂ ). Det är, det finns CH-obligationer. Om en av dessa bindningar frigörs väte, kommer det att vara en omloppsbana med en oparad elektron. Om två av dessa oparade elektroner är mycket nära varandra kommer de att interagera, vilket orsakar de så kallade dinglande bindningarna.

Med denna typ av hydrerat amorft kol erhålles filmer eller beläggningar med lägre hårdhet än de som är tillverkade med ta-C.

Tetraedralt amorft kol

Förkortat som ta-C, även kallad diamantliknande kol. Den innehåller en hög andel sp ^3- hybridiserade obligationer .

Amorf kolfilmer eller beläggningar med en amorf tetraedrisk struktur hör till denna klassificering. De saknar väte, har hög hårdhet och många av deras fysiska egenskaper liknar diamantens.

Molekylärt består det av tetraedriska kolatomer som inte uppvisar ett långsiktigt strukturellt mönster; medan diamant förblir konstant i olika områden i kristallen. Ta-C kan presentera en viss ordning eller mönsterkaraktäristik för en kristall, men endast på kort räckvidd.

Sammansättning

Kol är organiserat som lager av svart sten, som innehåller andra element som svavel, väte, kväve och syre. Härifrån uppstår amorfa kol som kol, torv, antracit och lignit. Antracit är den med den högsta kolkompositionen av dem alla.

Egenskaper

Riktigt amorft kol har lokaliserade π-bindningar med avvikelser i interatomiskt avstånd och variation i bindningsvinkel. Den har sp ² och sp ³ hybridiserade bindningar vars förhållande varierar beroende på typen av amorft kol.

Dess fysikaliska och kemiska egenskaper är relaterade till dess molekylära organisation och dess mikrostruktur.

I allmänhet har den egenskaper av hög stabilitet och hög mekanisk hårdhet, motståndskraft mot värme och slitstyrka. Dessutom kännetecknas det av sin höga optiska transparens, låga friktionskoefficient och motstånd mot olika frätande medel.

Amorft kol är känsligt för effekterna av bestrålning, har hög elektrokemisk stabilitet och elektrisk konduktivitet, bland andra egenskaper.

tillämpningar

Var och en av de olika typerna av amorft kol har sina egna egenskaper eller egenskaper och mycket speciella användningar.

Träkol

Kol är ett fossilt bränsle, och därför är det en viktig energikälla, som också används för att generera el. Kolkraftsindustrins miljöpåverkan och dess användning i kraftverk diskuteras varmt idag.

Aktivt kol

Det är användbart för selektiv absorption eller filtrering av föroreningar från dricksvatten, avfärgningslösningar och kan till och med absorbera svavelgaser.

Kolsvart

Kolsvart används ofta för att tillverka pigment, tryckfärger och olika målarfärger. Detta kol förbättrar generellt hållfastheten och motståndet hos gummiartiklar.

Som fyllmedel i fälgar eller däck ökar det deras slitstyrka och skyddar material från nedbrytning orsakad av solljus.

Amorfa kolfilmer

Den tekniska användningen av amorfa kolfilmer eller beläggningar i olika plattskärmar och mikroelektronik växer. Andelen sp ² och sp ^3- bindningar innebär att amorfa kolfilmer har optiska och mekaniska egenskaper med variabel densitet och hårdhet.

På samma sätt används de i anti-reflekterande beläggningar, i beläggningar för radiologiskt skydd, bland andra användningar.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Amorf kol. Återställd från: en.wikipedia.org
3. Kouchi A. (2014) Amorf kol. I: Amils R. et al. (eds) Encyclopedia of Astrobiology. Springer, Berlin, Heidelberg.
4. Yami. (21 maj 2012). Allotropa former av kol. Återställdes från: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
5. Science Direct. (2019). Amorft kol. Återställd från: sciencedirect.com
6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. och Bertran, E. (2011). Tribologiska egenskaper hos fluorerade amorfa koltunna filmer. Återställd från: researchgate.net