Karbon Allotropları Nedir?

Vikipedi, özgür ansiklopedi



Aynı maddenin değişik kristal biçimlerine allotrop denir; allotrop sözcüğü "değişik biçim"anlamında Yunanca iki sözcükten gelir Elmas ve grafit, karbonun allotroplarıdır Elmasta her karbon atomu, dört başka karbon atomuna bağlanarak üç boyutlu katı bir yapı oluşturur; grafitte ise karbon atomları, üst üste yığılmış geniş, yassı levhalar oluşturacak biçimde, iki boyutlu düzlemde birbirlerine bağlanmıştır Bu levhalar birbirlerinin üzerinden kolayca kayar; grafitin iyi bir yağlayıcı olma özelliği de bundan kaynaklanır Grafitin kağıt üzerinde iz bırakmasının nedeni de, bu ince atom levhalarının grafitten ayrılarak kağıdın üzerinde birikmesidir Elmas ve grafit dışında karbonun ayrıca altıgen elmas gibi doğal, camsı karbon, fullerenler kümelenmiş elmas nanoçubukları, karbon nanoköpüğü, doğrusal asetilenik karbon (LAC) gibi yapay allotropları da vardır Karbonun belirgin, kendilerine özgü bir yapısı ya da biçimi olmayan allotropuna amorf karbon denir Kömür bu biçimdedirKarbonun bazı allotropları:
a) Elmas
b) Grafit
c) Altıgen elmas
d-f) Fullerenler (C60, C540, C70)
g) Amorf karbon
h) Karbon nanotüp

Elmas
Arı elmas, bilinen en sert doğal maddedir Renksiz ve saydam olmasına karşın, başka minerallerle arılığı bozulduğu zaman, pastel renklerden mat siyaha kadar uzanan çeşitli renklerde bulunabilir Elmas, kimyasal bakımdan eylemsizdir; ama yüksek sıcaklıklarda havada yanması sağlanabilir Isıyı iyi iletmez ve elektrik yalıtkanıdır 1955'e kadar, yanardağ kökenli doğal yataklar tek elmas kaynağıyken, o tarihten bu yana aletlerde ve pikap iğnelerinde kullanılan elmaslar, grafitin yüksek basınçlara ve sıcaklıklara uğratılmasıyla yapay olarak üretilmektedir (mücevher niteliğinde elmaslar bu yolla elde edilemez)
Elmasın özellikleri, bütünüyle birbirine kenetlenmiş dörtyüzlü karbon atomlarının oluşturduğu kristal yapısından kaynaklanır; bu atomların her biri, en yakın dört komşusuna ortaklaşa bağlanmıştır Karbon-karbon bağının olağanüstü dayanıklılığı ve ortaklaşa bağlarla kenetlenmiş yapısı, elmasın sert ve eylemsiz olmasını sağlayan nedenlerdir

Grafit
Grafit, karbonun yaygın bir allotropudur Yumuşak, yağlı, kağıtta iz bırakan, siyah renkli bir katı maddedir Grafitte her bir karbon atomu aynı düzlemde bulunan diğer üç atoma altıgen halkalar oluşturacak şekilde bağlanır Oluşan ağ iki boyutludur ve bu şekilde meydana gelen tabakalar birbirine zayıf Van der Waals kuvveti ile bağlanır Bu yüzden, tabakala birbirlerinin üzerinde kolayca kayar Grafit, yağ haline getirilip makinelerde, çalışan parçaların birbirine sürtünürken aşılmasını azaltmak ya da engellemek amacıyla yağlayıcı olarak kullanılır Kurşun kalemlerin içindeki uç da, içine kil katılarak biraz sertleştirilmiş grafittir Grafitin elde edildiği başlıca yerler Sri Lanka, Sibirya, Kuzey Amerika ve Meksika'dır Grafit, kokömürünün çok yüksek sıcaklıklarda işlenmesiyle yapay olarak da üretilebilir Grafit çok yüksek sıcaklıklara dayanabilir, ayrıca çok iyi bir elektrik iletkenidir Bu nedenle, çamaşır makinesi ve elektrikli süpürge gibi aygıtlardaki elektrik motorlarının fırçaları grafitten yapılır Son dönemlerde, uzay kapsüllerinin ısı kalkanlarının yapımında da grafitten yararlanılmaya başlanmıştır

Fullerenler



Karbonun yapay allotropları olan Fullerenler, grafit benzeri yapılara sahiptir fakat grafit gibi saf altıgen değil, aynı zamanda beşgen ve hatta bazan yedigen kristaller de içerir Bu yapı, altıgen kristallerden oluşan ana düzlemin kıvrılarak küreler, elipsoidler ve silindirler oluşturmasına yol açar Fullerenlerin yapıları ve özellikleri nanomalzemeler alanında dev bir araştırma konusudur "Fullerene" adı, bazı fullerenlerin benzediği jeodezik kubbeler tasarlayan Amerikalı mimar Richard Buckminster Fuller'e ithafen verilmiştir Buckyball denen yapılar, üçgen karbon yapılarının küresel biçimlerde kapanmasından oluşan oldukça büyük moleküllerdir En çok bilinen en basit buckyball molekülü, futbol topu benzeri yapısıyla C60 'buckminsterfullerene'dir Karbon nanotüpler boş silindir şeklinde bir yapıya sahiptir Nanotomurcuklar ise, buckyball yapıların nanotüplerin dış duvarına kovalent bağla bağlanmasından oluşan nanotüp/buckyball melez yapısında malzemelerdir