Thù hình của carbon Thù hình của carbon là những dạng tồn_tại khác nhau của carbon chúng khác nhau về cấu_trúc mạng nguyên_tử mà các nguyên_tử tinh_khiết có_thể tạo ra Các dạng này có những ứng_dụng khác nhau trong đời_sống Một_số dạng phổ_biến nhất như carbon vô_định hình graphit và kim_cương Đặc_điểm Ở áp_suất bình_thường carbon có dạng của graphit trong đó mỗi nguyên_tử liên_kết với 3 nguyên_tử khác trong mặt_phẳng tạo ra các vòng lục_giác giống như các vòng trong các hydrocarbon thơm Có hai dạng của graphit đã biết là alpha lục_giác và beta rhombohedral cả hai có các thuộc_tính vật_lý giống nhau ngoại_trừ về cấu_trúc tinh_thể Các loại graphit có nguồn_gốc tự_nhiên có_thể chứa tới 30 dạng beta trong khi graphit tổng_hợp chỉ có dạng alpha Dạng alpha có_thể chuyển thành dạng beta thông_qua xử_lý cơ_học và dạng beta chuyển ngược thành dạng alpha khi bị nung nóng trên 1000 C Vì sự phi tập_trung_hoá của các đám mây pi graphit có tính dẫn_điện Vật_liệu vì_thế là mềm và các lớp thường_xuyên bị tách ra bởi các nguyên_tử khác được giữ cùng nhau chỉ bằng các lực van der Waals vì_thế chúng dễ_dàng trượt trên nhau Ở áp_suất cực_kỳ cao các nguyên_tử carbon tạo thành thù hình gọi là kim_cương trong đó mỗi nguyên_tử được liên_kết với 4 nguyên_tử khác Kim_cương có cấu_trúc lập_phương như silic và germani và vì độ bền của các liên_kết carbon carbon cùng với chất đẳng điện nitride bo BN là những chất cứng nhất trong việc chống lại sự mài mòn Sự chuyển_hoá thành graphit ở nhiệt_độ phòng là rất chậm và khong thể nhận thấy Dưới các điều_kiện khác carbon kết_tinh như là Lonsdaleit một dạng giống như kim_cương nhưng có cấu_trúc lục_giác Các fulleren có cấu_trúc giống như graphit nhưng thay_vì có cấu_trúc lục_giác thuần_tuý chúng có_thể chứa 5 hay 7 nguyên_tử carbon nó uốn cong các lớp thành các dạng hình cầu elip hay hình_trụ Các thuộc_tính của các fulleren vẫn chưa được phân_tích đầy_đủ Tất_cả các tên gọi của các fulleren lấy theo tên gọi của Buckminster_Fuller nhà_phát_triển của kiến_trúc mái vòm nó bắt_chước cấu_trúc của các buckyball Các dạng thù hình của carbon là rất khác nhau về nhiều thuộc_tính Giữa kim_cương và graphit BULLET Kim_cương là cứng nhất nhưng graphit là một trong những vật_liệu mềm nhất BULLET Kim_cương là chất mài mòn siêu_hạng nhưng graphit là chất_bôi_trơn rất tốt BULLET Kim_cương là chất cách_điện tuyệt_hảo nhưng graphit là vật_liệu dẫn_điện BULLET Kim_cương thông_thường là trong suốt nhưng graphit là mờ BULLET Kim_cương kết_tinh trong hệ lập_phương nhưng graphit kết_tinh trong hệ lục_giác Giữa carbon vô_định hình và carbon ống nano BULLET Carbon vô_định hình là một trong những chất dễ tổng_hợp nhất nhưng carbon ống nano thì cực_kỳ khó tạo ra và rất đắt tiền BULLET Carbon vô_định hình là hoàn_toàn đẳng_hướng nhưng carbon ống nano thì lại là một trong số các vật_liệu phi đẳng_hướng nhất mà con_người đã tạo ra Kim_cương Kim_cương là một dạng thù hình cứng nhất của carbon cho đến khi A Geim và S Novoselov tìm ra một thù hình khác của carbon là graphene Cấu_trúc mỗi nguyên_tử được liên_kết với 4 nguyên_tử khác theo kiểu tứ_diện tạo thành các lưới 3 chiều gồm các vòng 6 thành_viên Graphit_Graphit hay than_chì là một trong những chất mềm nhất Cấu_trúc mỗi nguyên_tử được liên_kết theo kiểu tam_giác với 3 nguyên_tử khác tạo thành các lưới 2 chiều của các vòng 6 thành_viên ở dạng phẳng các tấm phẳng này liên_kết lỏng_lẻo với nhau Carbon vô_định hình Carbon vô_định hình chất dạng thuỷ_tinh Cấu_trúc các nguyên_tử carbon trong trạng_thái phi tinh_thể không có quy_luật và giống như thuỷ_tinh Trong dạng vô_định hình carbon chủ_yếu có cấu_trúc tinh_thể của graphit nhưng không liên_kết lại trong dạng tinh_thể lớn Chúng chủ_yếu nằm ở dạng bột và là thành_phần chính của than muội bồ_hóng nhọ_nồi và than hoạt_tính Graphene_Graphene là khoáng_vật cứng nhất cũng như bán_dẫn tốt nhất có cấu_trúc là tấm phẳng dày bằng một lớp nguyên_tử của các nguyên_tử cácbon với liên_kết sp2 tạo thành dàn tinh_thể hình tổ ong Chiều dài liên_kết carbon carbon trong graphen khoảng 0 142 nm Graphen là phần_tử cấu_trúc cơ_bản của một_số thù hình bao_gồm than_chì ống nano carbon và fulleren A Geim và S Novoselov đã phát_hiện ra chất này năm 2004 và được trao giải Nobel_Vật lý vì phát_hiện này năm 2010 Các dạng khác Một_số thù hình kỳ_dị khác cũng đã được tạo ra hay phát_hiện ra bao_gồm các fuleren carbon ống nano và lonsdaleit Muội đèn bao_gồm các bề_mặt dạng graphit nhỏ Các bề_mặt này phân_bổ ngẫu_nhiên vì_thế cấu_trúc tổng_thể là đẳng_hướng Carbon thuỷ_tinh là đẳng_hướng và có tỷ_lệ độ xốp cao Không giống như graphit thông_thường các lớp graphit không xếp lên nhau giống như các trang sách mà chúng có sự sắp_xếp ngẫu_nhiên BULLET Các fuleren Cấu_trúc Một lượng tương_đối lớn các nguyên_tử carbon liên_kết theo kiểu tam_giác tạo thành các hình_cầu rỗng trong số đó nổi_tiếng và đơn_giản nhất là buckminsterfulleren BULLET Ceraphit bề_mặt cực_kỳ mềm Cấu_trúc chưa rõ BULLET Lonsdaleit sự sai_lạc trong cấu_trúc tinh_thể của kim_cương Cấu_trúc Tương tựnhư kim_cương nhưng tạo thành lưới tinh_thể lục_giác BULLET Carbon xốp nano lưới cực nhẹ từ_tính Cấu_trúc lưới mật_độ thấp của các bó có cấu_trúc giống như graphit trong đó các nguyên_tử được liên_kết theo kiểu tam_giác trong các vòng 6 hay 7 thành_viên BULLET Carbon ống nano các ống nhỏ Cấu_trúc mỗi nguyên_tử liên_kết theo kiểu tam_giác trong tấm cong để tạo thành ống trụ rỗng Thù hình xốp nano đã được phát_hiện và nó là một vật_liệu sắt từ Liên_kết ngoài BULLET The_Mysterious_Allotropes of Carbon_BULLET_Center for Computational_Materials_Science
Thù hình của carbon