KARBON AMORF: JENIS, SIFAT DAN KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The karbon amorfus apa-apa struktur allotropic penuh dengan kecacatan molekul karbon dan penyelewengan. Istilah allotrope merujuk kepada unsur kimia tunggal, seperti atom karbon, membentuk struktur molekul yang berbeza; sebilangan kristal, dan yang lain, seperti dalam kes ini, amorf.

Karbon amorf tidak mempunyai struktur kristal jarak jauh yang mencirikan berlian dan grafit. Ini bermaksud bahawa corak struktur tetap sedikit tetap ketika melihat kawasan pepejal yang sangat berdekatan antara satu sama lain; dan ketika mereka berada jauh, perbezaan mereka menjadi jelas.

Arang bakar. Sumber: Pixabay

Ciri fizikal dan kimia atau sifat karbon amorf juga berbeza dengan sifat grafit dan berlian. Contohnya, terdapat arang yang terkenal, produk pembakaran kayu (gambar atas). Ini tidak melincirkan, dan juga tidak berkilat.

Terdapat beberapa jenis karbon amorf dan jenis ini juga dapat diperoleh secara sintetik. Antara pelbagai bentuk karbon amorf ialah karbon hitam, karbon aktif, jelaga, dan arang.

Karbon amorf mempunyai kegunaan penting dalam industri penjanaan tenaga, dan juga industri tekstil dan kesihatan.

Jenis karbon amorf

Terdapat beberapa kriteria untuk mengklasifikasikannya, seperti asal usul, komposisi dan strukturnya. Yang terakhir bergantung pada hubungan antara karbon dengan hibridisasi sp ² dan sp ³ ; iaitu, yang menentukan satah atau tetrahedron, masing-masing. Oleh itu, matriks anorganik (mineralogi) pepejal ini boleh menjadi sangat kompleks.

Mengikut asalnya

Terdapat karbon amorf asal semula jadi, kerana ia adalah produk pengoksidaan dan bentuk penguraian sebatian organik. Jenis karbon ini merangkumi jelaga, arang batu, dan karbon yang berasal dari karbida.

Karbon amorf sintetik dihasilkan dengan teknik pemendapan arka katodik, dan sputtering. Secara sintetik, lapisan karbon amorf seperti berlian atau filem karbon amorf juga dihasilkan.

Struktur

Karbon amorf juga boleh dikelompokkan menjadi tiga jenis besar bergantung pada bahagian ikatan sp ² atau sp ^{3 yang} ada. Terdapat karbon amorf, yang tergolong dalam unsur karbon amorf yang disebut (aC), karbon amorf yang terhidrogenasi (aC: H), dan karbon amorf tetrahedral (ta-C).

Karbon amorf unsur

Selalunya disingkat BC atau BC, ia merangkumi karbon aktif dan karbon hitam. Varieti kumpulan ini diperoleh dengan pembakaran bahan haiwan dan sayur-sayuran yang tidak lengkap; iaitu, mereka terbakar dengan kekurangan oksigen stoikiometrik.

Mereka mempunyai ikatan sp ^{2 yang lebih} tinggi dalam struktur atau organisasi molekulnya. Mereka dapat dibayangkan sebagai rangkaian pesawat yang dikelompokkan, dengan orientasi yang berbeda di angkasa, produk karbon tetrahedral yang membentuk heterogenitas secara keseluruhan.

Daripadanya, nanokomposit telah disintesis dengan aplikasi elektronik dan pengembangan bahan.

Karbon amorfogen terhidrogenasi

Disingkat BC: H atau HAC. Ini termasuk jelaga, asap, arang batu yang diekstrak seperti bitumen, dan asfalt. Jelaga mudah dibezakan ketika ada api di gunung berhampiran kota atau kota, di mana ia diperhatikan dalam arus udara yang membawanya dalam bentuk daun hitam yang rapuh.

Seperti namanya, ia mengandungi hidrogen, tetapi secara kovalen dihubungkan dengan atom karbon, dan bukan jenis molekul (H ₂ ). Iaitu, ada ikatan CH. Sekiranya salah satu ikatan ini dilepaskan hidrogen, ia akan menjadi orbit dengan elektron yang tidak berpasangan. Sekiranya dua elektron yang tidak berpasangan ini sangat dekat satu sama lain, mereka akan berinteraksi, menyebabkan ikatan menggantung yang disebut.

Dengan jenis karbon amorf hidrogenasi, lapisan atau lapisan kekerasan yang lebih rendah diperoleh daripada yang dibuat dengan ta-C.

Karbon amorf Tetrahedral

Disingkat ta-C, juga disebut karbon seperti berlian. Ia mengandungi ikatan hibridisasi sp ^{3 yang} tinggi .

Filem atau lapisan karbon amorf dengan struktur tetrahedral amorf tergolong dalam klasifikasi ini. Mereka kekurangan hidrogen, mempunyai kekerasan tinggi, dan banyak sifat fizikalnya serupa dengan berlian.

Secara molekul, ia terdiri daripada karbon tetrahedral yang tidak menunjukkan corak struktur jarak jauh; sedangkan dalam berlian, urutannya tetap berterusan di kawasan kristal yang berlainan. Ta-C dapat menunjukkan susunan atau ciri corak tertentu dari kristal, tetapi hanya dalam jarak dekat.

Komposisi

Arang batu disusun sebagai lapisan batu hitam, mengandungi unsur-unsur lain seperti sulfur, hidrogen, nitrogen dan oksigen. Dari sini timbul karbon amorf seperti arang batu, gambut, antrasit dan lignit. Anthracite adalah yang mempunyai komposisi karbon tertinggi dari kesemuanya.

Hartanah

Karbon amorf sejati mempunyai ikatan π yang dilokalisasikan dengan penyimpangan dalam jarak interatom dan variasi sudut ikatan. Ia mempunyai ikatan hibridisasi sp ² dan sp ³ yang hubungannya berbeza mengikut jenis karbon amorf.

Sifat fizikal dan kimianya berkaitan dengan organisasi molekulnya dan struktur mikro.

Secara umum, ia mempunyai sifat kestabilan tinggi dan kekerasan mekanikal yang tinggi, ketahanan terhadap haba dan ketahanan terhadap keausan. Tambahan pula, ia dicirikan oleh ketelusan optik yang tinggi, pekali geseran rendah, dan ketahanan terhadap pelbagai agen penghakis.

Karbon amorf sensitif terhadap kesan penyinaran, mempunyai kestabilan elektrokimia yang tinggi dan kekonduksian elektrik, antara sifat lain.

Permohonan

Setiap jenis karbon amorf berbeza mempunyai ciri atau sifat tersendiri, dan kegunaan yang sangat khusus.

Arang

Arang batu adalah bahan bakar fosil, dan oleh itu ia merupakan sumber tenaga yang penting, yang juga digunakan untuk menjana elektrik. Kesan persekitaran industri perlombongan arang batu dan penggunaannya di loji janakuasa diperdebatkan hari ini.

Karbon diaktifkan

Ia berguna untuk penyerapan selektif atau penyaringan bahan cemar dari air minuman, larutan pewarna, dan bahkan dapat menyerap gas sulfur.

Karbon hitam

Karbon hitam banyak digunakan dalam pembuatan pigmen, dakwat percetakan, dan pelbagai cat. Karbon ini secara amnya meningkatkan kekuatan dan ketahanan barang getah.

Sebagai pengisi pada pelek atau tayar, ia meningkatkan daya tahan terhadap pemakaian, dan melindungi bahan dari kerusakan yang disebabkan oleh cahaya matahari.

Filem Karbon Amorf

Penggunaan teknologi filem karbon atau lapisan amorf dalam jenis paparan panel rata dan mikroelektronik semakin meningkat. Bahagian ikatan sp ² dan sp ³ bermaksud bahawa filem karbon amorf mempunyai sifat optik dan mekanikal ketumpatan dan kekerasan yang berubah-ubah.

Begitu juga, ia digunakan dalam lapisan anti-reflektif, dalam lapisan untuk perlindungan radiologi, antara kegunaan lain.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
2. Wikipedia. (2018). Arang batu amorf. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Kouchi A. (2014) Karbon Amorf. Dalam: Amils R. et al. (eds) Ensiklopedia Astrobiologi. Springer, Berlin, Heidelberg.
4. Yami. (21 Mei 2012). Bentuk karbon allotropik. Dipulihkan dari: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
5. Sains Langsung. (2019). Karbon amorf. Dipulihkan dari: sciencedirect.com
6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. dan Bertran, E. (2011). Sifat Tribologi Filem Tipis Karbon Amorf Fluorated. Dipulihkan dari: researchgate.net