Hvad er allotropes af kulstof?

Carbon har på grund af dets unikke kemiske bindingsegenskaber de mest stabile allotroper af ethvert element.Nogle allotroper af kulstof, såsom grafit og diamant, forekommer naturligt;Andre, såsom nanorør, skal fremstilles i laboratoriet.Karbonernes overflod og alsidighed gør det til et af de mest studerede materialer i nanoteknologi -forskning, og dens allotropes har en bred vifte af nyttige egenskaber, såsom høj trækstyrke og høje smeltepunkter.

Amorf kulstof og grafit er de to mest almindelige allotropes,Og de udgør størstedelen af naturlige kulstofforbindelser såsom kul og sod.Amorf kulstof har ingen særlig krystalstruktur, som de fleste briller.Carbonatomerne i grafit er arrangeret i lag;Hvert lag har stærke bindinger, der holder det sammen, men lagene binder ikke stærkt, og de kan let gnides af hinanden.Ren pyrolytisk grafit, hvor lagene alle er arrangeret i det samme plan, er et ekstremt stærkt, varmebestandigt materiale, der bruges i miljøer med høj stress, høje temperatur.Grafit udfører elektricitet og kan bruges som moderator til atomreaktorer.

Diamond, den anden naturlige carbon allotrope, har en stiv, sammenlåsende krystalstruktur.Diamond er et af de sværeste stoffer, der er kendt og bruges i industrien til at slibe og skære materialer.Diamonds gennemsigtighed og holdbarhed gør det meget værdsat som en ædelsten, og smykkebranchen har forvandlet diamantminedrift til en industri på flere milliarder dollars.Diamond kan fremstilles syntetisk fra andre allotropes, men det kræver ekstremt høje temperaturer og tryk for at dannes.

Andre, mere eksotiske allotroper inkluderer buckyballs, nanorør og carbon nanofoam.Disse forekommer naturligt i sod og er fundet i mindst en planetarisk tåge, skønt de også kan oprettes syntetisk.Buckyballs er lukkede, boldformede netværk af carbonatomer, der danner sammenlåsende pentagoner og hexagoner.Carbon nanorør deler den samme struktur som grafit, men i stedet for at have en stak lag, vikles en nanorør rundt og binder sig med sig selv, hvilket danner en lang cylinder.Carbon nanorør har meget høj trækstyrke, hvilket gør dem attraktive som nyt byggematerialer, skønt de ikke er næsten lige så stærke under komprimering.