Odmiany alotropowe węgla

Alotropia to zdolność pierwiastka do występowania w różnych formach strukturalnych. Węgiel tworzy cztery główne odmiany alotropowe: diament, grafit, grafen i fulleren - każda o unikalnych właściwościach.

Diament ma strukturę, w której każdy atom węgla łączy się z czterema innymi atomami za pomocą silnych wiązań kowalencyjnych. Jest najtrwadszą naturalnie występującą substancją na świecie. Fizycznie diament tworzy bezbarwne kryształy, doskonale przewodzi ciepło, ale nie przewodzi prądu elektrycznego. Chemicznie jest mało aktywny, nie rozpuszcza się w rozpuszczalnikach i spala się dopiero w temperaturze powyżej 850°C.

Grafit składa się z warstw atomów węgla, które są oddalone od siebie i można je łatwo rozdzielić, co czyni go miękkim i łupliwym. W graficie każdy atom łączy się z trzema innymi. To czarna, stała substancja o małej aktywności chemicznej, nierozpuszczalna w wodzie.

Grafen zbudowany jest z pojedynczej warstwy atomów węgla ułożonych w strukturę przypominającą plaster miodu. Każdy atom łączy się z trzema sąsiednimi. Jest przezroczysty, doskonale przewodzi prąd elektryczny i mimo swojej jednowarstwowej budowy wykazuje niezwykłą wytrzymałość.

Ciekawostka: Grafen został odkryty dopiero w 2004 roku, a jego odkrywcy otrzymali Nagrodę Nobla zaledwie sześć lat później! Jeden arkusz grafenu o grubości 1 mm byłby tak wytrzymały, że mógłby utrzymać kota bez zerwania się - a kot mógłby huśtać się jak w hamaku!

Fulleren tworzy zamkniętą strukturę przypominającą piłkę futbolową, składającą się z pięcio- i sześciokątnych pierścieni atomów węgla. Ma metaliczny połysk i pod wpływem ciśnienia rozpada się. Podobnie jak pozostałe formy węgla, jest nierozpuszczalny i ulega spalaniu.