Alotropia é o fenômeno pelo qual um elemento químico dá origem a duas ou mais substâncias simples diferentes. Os elementos capazes de formar alótropos (as substâncias simples geradas) são apenas quatro na tabela periódica: o carbono, o oxigênio, o enxofre e o fósforo. O carbono é conhecido por formar o grafite e o diamante, o oxigênio o gás oxigênio e o ozônio, o enxofre as estruturas rômbica e monoclínica, já o fósforo, as variedades de branco e vermelho.
Tratando-se do elemento químico carbono, ambas suas variedades
alotrópicas citadas (o grafite e o diamante) apresentam uma estrutura
cristalina bem definida. A estrutura do grafite é configurada por
espécies de camadas químicas, e quando se escreve se desmembra essas
camadas, de modo que algumas delas vão sobrepondo-se ao papel. No caso
do diamante, uma intrincada estrutura tridimensional o torna a substância mais dura encontrada na natureza.
Ainda considerando-se o elemento químico carbono, uma terceira variedade alotrópica é importante: o carbono amorfo
(o carbono apresenta ainda outras variedades alotrópicas conhecidas,
como o fulereno e o negro de fumo). Também denominado de carbono livre
ou carbono reativo, o carbono amorfo trata-se de uma menos popular
variedade alotrópica do carbono, a qual não apresenta uma estrutura
cristalina caracterizável. Geralmente está na forma hidrogenada, isto é,
está incorporada por átomos de hidrogênio. Denomina-se de a-C o carbono amorfo, e de a-C:H a sua forma hidrogenada.
A sua forma hidrogenada o torna útil no fabrico de películas para diversos filmes, devido à sua estrutura química apropriada.
“Os filmes de carbono amorfo (a-C) e de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H), têm uma mistura de hibridizações do tipo sp2 e sp3 e até mesmo sp1, possuem algumas propriedades similares às do diamante, tais como, alta dureza e módulo elástico e são quimicamente inertes. Eles são produzidos como um filme fino isotropicamente desordenado com limites de grão não definidos. Por outro lado, são muito mais fáceis de produzir que o diamante e apresentam vantagens em diferentes aplicações”1.
Utiliza-se na mineralogia a denominação de carvão ou de fuligem para o
carbono amorfo, assim como para formas impuras do elemento carbono, que
não se apresentam nem como grafite e nem como diamante. Formas de
preparação do carbono amorfo são constantemente aperfeiçoadas.
Sabendo-se que o carbono amorfo é composto por átomos de carbono de
hibridização sp2, contendo também uma significativa concentração de carbonos com hibridização sp3.
O controle dos poros de sua estrutura permite que se obtenha estruturas
com importantes características funcionais, de aplicação, por exemplo,
em eletrodos diversos.
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