کربن
ساختار اتم کربن
آلوتروپ ها و ترکیبات کربن
هدف اولیه ی این مقاله مطالعه ی برخی از ویژگی های کربن می باشد. کربن دارای پلیمرف های متعدد مانند گرافیت، فلرن ها و سایر شکل های غیر متداول دیگر هستند. این آلوتروپ ها( یا پلیمرف ها) دارای بلوک های ساختاری یکسانی( اتم کربن) هستند؛ اما شکل های فیزیکی یعنی راه هایی که بلوک های ساختاری در کنار هم قرار می گیرند، متفاوت است. به عبارت دیگر، این مواد دارای شکل های مولکولی یا کریستالی متمایزی هستند.
قابلیت یک عنصر برای ترکیب برای و تبدیل شدن به آلوتروپ ها، به کربن منحصر نمی شود. سایر عناصر ستون چهارم جدول تناوبی یعنی سیلیکون، ژرمانیوم و قلع نیز دارای این ویژگی هستند. به هر حال کربن از برخی لحاظ، متفاوت است و آلوتروپ های آن نیز متفاوت است.
ویژگی های آلوتروپ های مختلف کربن می تواند به طور زیادی تغییر کند. برای مثال، الماس سخت ترین ماده ی شناخته شده در طبیعت است در حالی که گرافیت می تواند یکی از نرم ترین مواد موجود در طبیعت باشد. الماس طیف نور مرئی را عبور می دهد اما گرافیت یک ماده ی اپک است. الماس یک ماده ی عایق است در حالی که گرافیت یک ماده ی رساناست. و همچنین فولرن ها از هر دوی این مواد متفاوت ترند. این مواد نیز از اتم های کربن تولید شده است. علت این تفاوت در ویژگی ها، تفاوت در قرارگیری اتم ها در ساختار این مواد است.
علاوه بر اینکه اتم های کربن می توانند به سادگی با اتم های کربن دیگر پیوند ایجاد کنند، این اتم ها همچنین می توانند با هیدروژن و سایر اتم های دیگر نیز ترکیب شده و گستره ی وسیعی از ترکیبات( مخصوصا ترکیبات با ترکیب شیمیایی یکسان ولی ساختارهای متفاوت) را تولید می کند. ترکیبات کربن و هیدروژن و مشتقات آنها شاخه ی بزرگی را در شیمی ایجاد می کنند که شیمی آلی نامیده می شود. بیش از نیم میلیون ترکیب آلی شناسایی شده اند و انواع جدید از این ترکیبات نیز هر روزه کشف می شوند. در حقیقت، ترکیبات کربن از تمام ترکیبات دیگر عناصر بیشتر است.
در حالی که مطالعه ی شیمی آلی در این مقاله مد نظر نمی باشد، از این بخش نمی توان صرفنظر نمود زیرا ترکیبات آلی یک بخش اصلی در فرایند های مرتبط با پلیمرف های کربن را به خود اختصاص داده است. برخی مثال ها در مورد مواد اولیه آلی در جدول 1 آورده شده است.
برای آگاهی یافتن از تشکیل آلوتروپ های کربن از این مواد اولیه و اطلاع یافتن در مورد رفتار و ویژگی های این مواد، این ضروری است که تصویری واضح از پیکربندی اتمی و راه های مختلف که اتم های کربن به هم پیوند می دهند، داشته باشیم. در این مقاله سعی داریم تا برخی از جنبه های این مسئله را مورد بررسی قرار دهیم.
برای خوادن ادامه متن به ادامه مطلب مراجعه نمایید .