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IL CARBONIO Il carbonio è l'elemento chimicodellatavola periodica degli elementiche ha numero atomico6. È un elementonon metallico, insolubileneicomunisolventi, inodore e insapore. Inoltre ha unagrandeaffinità per ilegami chimici con atomi di altrielementi a basso peso atomico (tra cui il carboniostesso) e le sue piccoledimensioni lo rendono in grado di formarelegamimultipli. Questeproprietàpermettonol'esistenza di circa 10 milioni di composti del carbonio.
L'ALLOTROPIA • La strutturacomposta da atomi di carboniopuòassumeremolteformefisiche. Questofenomeno è indicato come varietàallotropiche di carbonio . L’allotropia è un fenomenochecolpisce un gran numero di metalli e non metalli. Si verificaquandodiverse varietà di un datoelementosonopresentinellostessostatofisico e hannoproprietàchimiche e fisiche diverse .
Le allotropie del carboniopiù diffuse sono: • IL GRAFITE • IL DIAMANTE Essi sonodifferenti per colore, struttura e morbidezza
Grafite: un minerale versatile Si tratta di una forma allotropica del carboniocostituita da numerosifogli di grafeneimpilatisu se stessi..Non è un casoche la grafitesolitamente è associata ad unamatita, poichèil terminegrafite, derivando dal verbo grecografèin, significascrivere e rimandaall'usodellagrafite come punta per le matite.Esso è un mineralesfaldabile, grigio-nero , untuoso e sporco al tatto. Inoltre è un ottimoconduttore di elettricità e calore ed è insolubile in acqua. Dal punto di vista strutturale, gliatomi di carbonioformano un reticoloesagonale a strati, con legami σ e legami πall'interno di ognistrato, mentrediversi strati sono tenuti insiemetra di loro tramiteforze di Van der Waals.Proprio come glialtriallotropi di carbonio , la grafite è resistente alle alte temperature. La grafite in natura sitrovanelleroccemetamorfcheovvero la loro formazioneavviene dopo cheisedimentisubiscono per un lunghissimoperiodo di tempo, pressioni e temperature altissime. Esso vieneutilizzato per la produzione di elettrodicrogioli, recipienti e mattonirefrattari. Al giornod'oggi il maggioreproduttore è la Cina.
Diamante: la gemma più preziosa Il diamante è il mineralepiùduro al mondo, valutato 10 sulla scala Mohs a 10 punti. Esso è costituito da un reticolo cristallino di atomi di carboniodisposti secondo unastrutturaparticolaredettatetraedrica con elevatalucentezza e trasparenzaparziale. I diamantipiùpreziosisonoincolori. Non conduconoelettricità ma sonobuoniconduttori di calore. Sebbene la loro superficiepossaesseregraffiata solo da un altro diamante, sonorelativamentefragili. I diamantinaturalisitrovanoprincipalmentenella kimberlite primaria, ma ancheneiframmenti di Kimberlite persidurante la risalita. Per la loro durezza, vengonoutilizzatinellaproduzione di lame, trapani e apparecchiaturemediche e scientifiche. Il suo peso simisura in KARATI. 1 karato=0,00022kg
Grafene: carbonio bidimensionale Uno degliultimiallotropi di carbonioscoperti è il grafene . Si tratta di unastrutturapiattacomposta da singoliatomi di carboniodisposti a forma di favo. Ciascunatomo di carbonio è connesso ai trecontiguitramitelegami σ e legami πdelocalizzati, il checontribuisce a rendere il grafeneunadellemolecolepiùconduttiveconosciute. Ha la resistenza del diamante e la flessibilitàdellaplastica. Poiché ha uno spessore di un atomo, è convenzionalmenteconsiderato un materialebidimensionale. Il grafene è un ottimoconduttore di calore ed elettricità. I suoimaggiorivantaggiincludonoanche la trasparenza e la velocità del flusso di elettroniestremamenteelevata. Inoltre, il grafene è estremamenteduro e resistenteallostiramento. Il grafenepuòessereutilizzato come supporto per farmaci, materia prima per l’ingegneriadeitessuti e persino come agentenellaterapiaoncologica. Esso puòessereottenuto in moltimodidiversi. Al giornod’oggi, le piùutilizzatesono la deposizionechimica da vapore e la decomposizionetermica del carburo di silicio, ma ci sonoanche la riduzione dell' ossido di grafene e l'esfoliazionechimica E meccanica.
SCOPERTA DEL GRAFENE Il grafene fu scopertonel 2004 da unacoppia di ricercatoridell'Università di Manchester, Andre Geim e Kostya Novoselov. Il loro obbiettivo era quello di ottene uno strato di grafite il piùsottilepossibile, e per farloiniziarono ad asportaremateriale da polvere di grafiteusando del nastroadesivo. Ad ogni passaggio partedellapolverevenivaasportatafino ad ottenere un singolostrato di atomi di carbonio, chevenneidentificato come grafene.
Ciclocarbonio Una varietà di carbonioallotropicoancorapiùrecente del grafene è chiamataciclocarbonio . Forma un anellocomposto da 18 atomi di carbonio. Ci sonolegamisingoli e triplialternatitra di loro. Come il grafene, il ciclocarbonio ha uno spessore di un solo atomo. Tuttavia, le prime stimemostranochesitratta di un semiconduttore, ovverosonomaterialichehannoresistività intermedia traimetalli e gliisolanti.
Fullereni Sono solidi traslucidimarroni o neri con unalucentezzametallica. Possonoassumere forma simile a unasfera o a un ellissoide o tubolare. I fullerenihannounabassaattivitàchimica e sonoinsolubili in acqua. Ilmaterialerisultainfatticonduttore e addiritturadiventasuperconduttore al di sotto di unacertatemperatura, chedipende dal tipo di metalloaggiunto e dallasuastechiometria, ovvero lo studio deirapportiquantitativi (deirapportiponderali, cheriguardanocioè il peso) fra le sostanzecheentrano a far parte di unareazionechimica. Essi sonoampiamenteutilizzatinell’industriaelettronica, ottica, biomedica . I fullerenisiottengonoprincipalmente dal nerofumo, un carbonioelementare ad elevatapurezzacesitrova sotto forma di particelle di dimensionipiccolissime.
IL CARBONIO AMORFO I chimicihanno sempre ammessol'esistenza di un carbonioamorfochesiritroverebbenellevarie specie di carbone. Per tale ammissioneessisibasavano, oltrechesull'aspetto, sulla molto maggioreossidabilità e reagibilità in genere di queicarboni, essendoregolageneralecheunasostanzaamorfa, dove le molecolesonodistribuiteirregolarmente, sidisgregapiùfacilmentecheuna ben cristallizzata. Caratteristica del carbonioamorfocosìdefinito è la suacapacità di assorbirei gas e moltesostanze, proprietàchedipendedalladisposizioneirregolaredegliatomi, per cui quellisituatiallasuperficie libera resterebbero con valenze non saturate e quindicapaci di unirsi con molecoleestranee.
