Wat zijn de allotropen van koolstof?

Koolstof, vanwege zijn unieke chemische bindingseigenschappen, heeft de meest stabiele allotropen van elk element.Sommige koolstof allotropen, zoals grafiet en diamant, komen van nature voor;Anderen, zoals nanobuisjes, moeten in het laboratorium worden vervaardigd.Koolvesten overvloed en veelzijdigheid maken het een van de meest bestudeerde materialen in nanotechnologisch onderzoek, en de allotropen hebben een breed scala aan nuttige eigenschappen, zoals hoge treksterkte en hoge smeltpunten.

Amorfe koolstof en grafiet zijn de twee meest voorkomende allotropen,En ze vormen de meeste natuurlijke koolstofverbindingen zoals steenkool en roet.Amorfe koolstof heeft geen specifieke kristalstructuur, zoals de meeste glazen.De koolstofatomen in grafiet zijn gerangschikt in lagen;Elke laag heeft sterke bindingen die het bij elkaar houden, maar de lagen binden niet sterk en ze kunnen gemakkelijk van elkaar worden afgewreven.Puur pyrolytisch grafiet, waar de lagen allemaal in hetzelfde vlak zijn gerangschikt, is een extreem sterk, warmtebestendig materiaal dat wordt gebruikt in omgevingen met hoge stress, hoge temperatuur.Grafiet geleidt elektriciteit en kan worden gebruikt als moderator voor kernreactoren.

Diamant, de andere natuurlijke koolstof allotrope, heeft een rigide, in elkaar grijpende kristalstructuur.Diamond is een van de moeilijkste stoffen die bekend zijn en wordt in de industrie gebruikt om materialen te malen en te snijden.De transparantie en duurzaamheid van diamant maken het zeer gewaardeerd als een edelsteen, en de sieradenbranche heeft diamantwinning veranderd in een multi-miljard dollar-industrie.Diamant kan synthetisch worden vervaardigd uit andere allotropen, maar het vereist extreem hoge temperaturen en druk om te vormen.

andere, meer exotische allotropen omvatten buckyballs, nanobuisjes en koolstof nanofoam.Deze komen van nature in roet voor en zijn gevonden in ten minste één planetaire nevel, hoewel ze ook synthetisch kunnen worden gemaakt.Buckyballs zijn gesloten, balvormige netwerken van koolstofatomen, die in elkaar grijpende pentagons en zeshoeken vormen.Koolstofnanobuisjes delen dezelfde structuur als grafiet, maar in plaats van een stapel lagen te hebben, wikkelt een nanobuis zich rond en bindt zich met zichzelf en vormt een lange cilinder.Koolstofnanobuisjes hebben een zeer hoge treksterkte, waardoor ze aantrekkelijk zijn als nieuwbouwmaterialen, hoewel ze lang niet zo sterk zijn onder compressie.