AMORFĀ OGLE: VEIDI, ĪPAŠĪBAS UN LIETOJUMS - ĶĪMIJA - 2025

Amorfs ogleklis ir jebkurš allotropic struktūras, kas pildīti ar oglekļa molekulāro defektiem un pārkāpumiem. Termins allotrope attiecas uz vienu ķīmisku elementu, piemēram, oglekļa atomu, veidojot dažādas molekulārās struktūras; daži kristāliski, un citi, kā šajā gadījumā, amorfi.

Amorfā ogleklī trūkst liela attāluma kristāliskās struktūras, kas raksturo dimantu un grafītu. Tas nozīmē, ka struktūras modelis paliek nedaudz nemainīgs, apskatot cietās vielas reģionus, kas ir ļoti tuvu viens otram; un, atrodoties tālu, kļūst redzamas to atšķirības.

Dedzinoša ogle. Avots: Pixabay

Amorfā oglekļa fizikālās un ķīmiskās īpašības vai īpašības atšķiras arī no grafīta un dimanta. Piemēram, ir slavenā ogle, koksnes sadedzināšanas produkts (augšējais attēls). Tas nav eļļojošs, un tas nav arī spīdīgs.

Dabā ir vairāki amorfā oglekļa veidi, un šīs šķirnes var iegūt arī sintētiski. Starp amorfā oglekļa dažādajām formām ir melnā ogle, aktivētā ogle, kvēpi un kokogles.

Amorfo oglekli ir svarīgi izmantot enerģijas ražošanas nozarē, kā arī tekstilizstrādājumu un veselības nozarē.

Amorfā oglekļa veidi

Ir vairāki kritēriji to klasificēšanai, piemēram, izcelsme, sastāvs un struktūra. Pēdējais ir atkarīgs no ogļūdeņražu attiecības ar sp ² un sp ³ hibridizācijām ; tas ir, tie, kas attiecīgi nosaka plakni vai tetraedru. Tādēļ šo cietvielu neorganiskā (mineraloģiskā) matrica var kļūt ļoti sarežģīta.

Pēc tā izcelsmes

Ir dabiskas izcelsmes amorfs ogleklis, jo tas ir oksidācijas un organisko savienojumu sadalīšanās formu produkts. Pie šāda veida oglekļa pieder kvēpi, ogles un ogleklis, kas iegūts no karbīdiem.

Sintētisko amorfo oglekli iegūst ar katoda loka uzklāšanas paņēmieniem un izsmidzināšanu. Sintētiski tiek ražoti arī dimantiem līdzīgi amorfie oglekļa pārklājumi vai amorfās oglekļa plēves.

Uzbūve

Amorfo oglekli var arī sagrupēt trīs lielos veidos atkarībā no sp ² vai sp ³ saišu proporcijas . Ir amorfā ogle, kas pieder pie tā sauktā elementārā amorfā oglekļa (aC), hidrogenētā amorfā oglekļa (aC: H) un tetraedriskā amorfā oglekļa (ta-C).

Elementārs amorfs ogleklis

Bieži saīsināti BC vai BC, tas ietver aktīvo ogli un melno ogli. Šīs grupas šķirnes iegūst, nepilnīgi sadedzinot dzīvnieku un augu izcelsmes vielas; tas ir, tie sadedzina ar stehiometrisku skābekļa deficītu.

Viņi uzrāda lielāku sp ² saišu īpatsvaru to struktūrā vai molekulārajā organizācijā. Tos var iedomāties kā sagrupētu plakņu sēriju ar atšķirīgu orientāciju kosmosā, kas ir tetraedrisko oglekļu produkts, kas nosaka neviendabīgumu kopumā.

No tiem tika sintezēti nanokompozīti, izmantojot elektroniskos lietojumus un izstrādājot materiālus.

Hidrogenēts amorfs ogleklis

Saīsināti kā BC: H vai HAC. Tajos ietilpst sodrēji, dūmi, ekstrahētas ogles, piemēram, bitumens, un asfalts. Kvēpi ir viegli atšķirami, ja kalnā netālu no pilsētas vai mazpilsētas ir izcēlies ugunsgrēks, kur to novēro gaisa straumēs, kas to nes trauslu, melnu lapu veidā.

Kā norāda nosaukums, tas satur ūdeņradi, bet ar kovalentu saiti ar oglekļa atomiem, un nav molekulārā tipa (H ₂ ). Tas ir, ir CH obligācijas. Ja kāda no šīm saitēm atbrīvo ūdeņradi, paliks orbitāla ar nepāra elektronu. Ja divi no šiem nepāra elektroniem atrodas ļoti tuvu viens otram, tie savstarpēji mijiedarbosies, izraisot tā saucamās riņķojošās saites.

Ar šāda veida hidrogenētu amorfu ogli iegūst plēves vai pārklājumus ar zemāku cietību nekā tie, kas izgatavoti ar ta-C.

Tetraedriskā amorfā ogle

Saīsināts kā ta-C, ko sauc arī par dimantiem līdzīgu oglekli. Tas satur lielu daudzumu sp ³ hibridizēto saišu .

Šajā klasifikācijā ietilpst amorfas oglekļa plēves vai pārklājumi ar amorfu tetraedrisko struktūru. Viņiem trūkst ūdeņraža, tiem ir augsta cietība, un daudzas to fizikālās īpašības ir līdzīgas dimanta īpašībām.

Molekulāri tas sastāv no tetraedriskiem oglekļiem, kuriem nav liela attāluma struktūras modeļa; turpretī dimantā secība dažādos kristāla reģionos ir nemainīga. Ta-C var parādīt noteiktu kristāla īpašību vai modeli, bet tikai nelielā diapazonā.

Sastāvs

Akmeņogles tiek organizētas kā melno iežu slāņi, kas satur citus elementus, piemēram, sēru, ūdeņradi, slāpekli un skābekli. No šejienes rodas amorfie oglekļi, piemēram, ogles, kūdra, antracīts un brūnogles. Antracīts ir viens no tiem ar visaugstāko oglekļa saturu.

Īpašības

Patiesajam amorfā ogleklim ir lokalizētas π saites ar novirzēm starpatomiskajā atstatumā un saišu leņķa izmaiņām. Tam ir sp ² un sp ³ hibridizētas saites, kuru attiecības mainās atkarībā no amorfā oglekļa veida.

Tās fizikālās un ķīmiskās īpašības ir saistītas ar tā molekulāro organizāciju un mikrostruktūru.

Kopumā tam piemīt augsta stabilitāte un augsta mehāniskā cietība, izturība pret karstumu un nodilumizturība. Turklāt to raksturo augsta optiskā caurspīdība, mazs berzes koeficients un izturība pret dažādiem kodīgiem līdzekļiem.

Amorfā ogle ir jutīga pret apstarošanas iedarbību, tai, starp citām īpašībām, ir augsta elektroķīmiskā stabilitāte un elektriskā vadītspēja.

Lietojumprogrammas

Katram no dažādajiem amorfā oglekļa veidiem ir savas īpašības vai īpašības, kā arī ļoti specifiski pielietojumi.

Kokogles

Akmeņogles ir fosilais kurināmais, un tāpēc tas ir svarīgs enerģijas avots, ko izmanto arī elektroenerģijas ražošanai. Mūsdienās tiek aktīvi diskutēts par ogļu ieguves rūpniecības ietekmi uz vidi un tās izmantošanu elektrostacijās.

Aktivētā ogle

Tas ir noderīgi, lai selektīvi absorbētu vai filtrētu piesārņotājus no dzeramā ūdens, atkrāso šķīdumus un var pat absorbēt sēra gāzes.

Ogļu melns

Oglekļa melno krāsu plaši izmanto pigmentu, iespiedkrāsu un dažādu krāsu ražošanā. Šis ogleklis parasti uzlabo gumijas izstrādājumu izturību un izturību.

Kā pildviela diskos vai riepās, tā palielina to izturību pret nodilumu un aizsargā materiālus no saules gaismas radītajiem bojājumiem.

Amorfas oglekļa plēves

Amorfu oglekļa plēvju vai pārklājumu tehnoloģiskā izmantošana plakano paneļu displeju un mikroelektronikas veidos pieaug. Sp ² un sp ³ saišu īpatsvars nozīmē, ka amorfām oglekļa plēvēm ir mainīga blīvuma un cietības optiskās un mehāniskās īpašības.

Tāpat, cita starpā, tos izmanto pretstarojošos pārklājumos, kā arī radiācijas aizsardzības pārklājumos.

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Amorfas ogles. Atgūts no: en.wikipedia.org
3. Kouchi A. (2014) Amorfs ogleklis. In: Amils R. et al. (eds) Astrobioloģijas enciklopēdija. Springers, Berlīne, Heidelberga.
4. Yami. (2012. gada 21. maijs). Oglekļa alotropās formas. Atgūts no: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
5. Science Direct. (2019. gads). Amorfs ogleklis. Atgūts no: sciencedirect.com
6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. un Bertran, E. (2011). Fluorētu amorfu oglekļa plāno plēvju triboloģiskās īpašības. Atgūts no: researchgate.net