Həm almaz, həm də qrafen yalnız karbon atomlarından ibarət maddələr olsa da, necə olur ki, onlardan biri elektrik cərəyanını keçirməsə belə, digəri elektrik cərəyanını bu qədər yaxşı keçirə bilir?
Karbon kainatda altıncı ən çox yayılmış elementdir və insan orqanizmində oksigendən sonra ikinci ən çox yayılmış elementdir. İnsan bədəninin kütləsinin təxminən 18%-i karbondan ibarətdir.
Qrafit və kömür kimi karbondan əldə edilən materiallar tarixdən əvvəlki dövrlərdə insanlar tərəfindən yazı və rəsm kimi məqsədlər üçün istifadə edilmişdir. Karbondan hazırlanan maddələrin xüsusiyyətləri daha yaxşı başa düşüldüyü üçün sağlamlıqdan enerjiyə, texnologiyadan geyimə qədər bir çox sahədə istifadə olunmağa başlayıb.
Uzun illər yalnız karbondan ibarət olduğu bilinən təbii quruluşlar qrafit və almaz idi. Hər ikisinin karbondan olmasına baxmayaraq, qrafit və almazın kristal strukturları, fiziki və kimyəvi xassələri çox fərqli idi. Məsələn, almaz çox sərt material olsa da, karandaşların ucundan bildiyimiz qrafit asanlıqla parçalana bilir.
Bəs hər ikisi karbondan olmasına baxmayaraq, bu iki maddənin xassələri niyə bir-birindən bu qədər fərqlidir?
Qrafit və almaz karbonun allotroplarıdır. Allotroplar eyni elementin atomlarının müxtəlif düzülüşü nəticəsində əmələ gələn müxtəlif həndəsi quruluşa malik maddələrdir. Allotropların bəzi fiziki və kimyəvi xassələri bir-birindən fərqlidir.
Karbonun çoxlu allotropları var. Karbonun yeni allotropları hər gün kəşf olunmağa davam edir. Həyatımızda mühüm rol oynayan karbonun bəzi allotropları ilə tanış olaq.
1. Almaz: Qiymətli daş
Tarix boyu insanlar tərəfindən qiymətli daş hesab edilən almaz məlum olan ən sərt təbii materialdır. Almazın quruluşundakı karbon atomlarının hər biri ətrafındakı digər dörd karbon atomu ilə müntəzəm tetraedral həndəsi formalı kristal strukturlar əmələ gətirir. Almazın bu qədər sərt olmasının səbəbi kristal quruluşundakı bağların möhkəmliyidir. Bu şəkildə almaz istilik keçirərkən, elektrik cərəyanını keçirmir.
Almaz səhiyyədən avtomobilə, audio texnologiyasından sənaye istehsalına qədər bir çox fərqli sahələrdə istifadə olunur. Bundan əlavə, süni şəkildə istehsal edilən nano ölçülü almaz hissəcikləri bəzi xərçəng növlərinin müalicəsində istifadə olunur. Tədqiqatlar göstərir ki, nanoalmazlar bədənə asanlıqla uyğunlaşa bilmələri sayəsində yaraların sağalmasında və dərmanların orqanizmə çatdırılmasında yüksək effektivliyə malikdir.
2. Qrafen: "Pətək mesh" strukturu
Karbon atomunun ikiölçülü allotropu olan qrafen, karbon atomlarının altıbucaqlı şəkildə bir-birinə bağlanması nəticəsində əmələ gələn tək qatlı materialdır. İstilik və elektrik cərəyanını çox yaxşı keçirir. Qrafen kəşf edilən ilk ikiölçülü materialdır. Bir atom qalınlığında bir material olan qrafenin qalınlığı saçın diametrinin milyonda biri qədərdir. Qrafen eyni qalınlıqdakı poladdan 200 dəfə güclüdür. Həm də yüngül və elastik bir materialdır.
Qrafen müxtəlif sahələrdə geniş istifadə olunan materialdır. Məsələn, ekoloji cəhətdən təmiz və qənaətcil su təmizləmə sistemlərində istifadə olunur. Xərçəng xəstəliyinin kimyaterapiya müalicəsində dərmanlarının şişlərə çatdırılmasında istifadə edilir. Parçalarda istifadə edilən qrafen istiliyi uzun müddət saxlamağa kömək edə və paltarın səthində bakteriyaların çoxalmasının qarşısını ala bilər.
Qrafenin digər sahələrdə istifadəsi ilə bağlı araşdırmalar davam edir. Məsələn, elektron cihazlarda istifadə edilən ənənəvi batareyalardakı batareya ömrü probleminin qrafendən istifadə edilərək istehsal edilən batareyalar sayəsində aradan qaldırılacağı proqnozlaşdırılır.
3. Qrafit: Çoxfunksiyalı mineral
Karbonun başqa bir təbii allotropu qrafitdir. Qrafit qrafen təbəqələrinin birləşməsindən əmələ gələn laylı bir quruluşa malikdir. Qrafit qara rəngdədir və yumşaq quruluşa malikdir. Elektrik və istiliyi çox yaxşı keçirir. Həm də yüksək ərimə nöqtəsinə malikdir. Buna görə də son dərəcə geniş istifadə sahəsinə malikdir.
Yüksək ərimə nöqtəsinə malik bir material olan qrafit istiliyə davamlı quruluşuna görə metal sənayesində tez-tez istifadə olunur. Bundan əlavə, qrafen təbəqələrinin bir-birindən asan ayrılması sayəsində qrafit metal hissələrin hərəkətinə asanlaşdırıcı təsir göstərir.
4. Qrafulleren: İkiölçülü polimer
Karbonun ən son sintez edilmiş allotroplarından biri olan qrafulleren, karbonun başqa bir allotropu olan fullerenin birləşməsi nəticəsində əmələ gələn iki ölçülü polimerdir.
Bu yeni karbon formasının çox nazik quruluşu onun elektronika texnologiyasından aviasiyaya, müdafiə sənayesindən avtomobilə qədər bir çox sahələrdə istifadəsini təmin edə bilər. Həmçinin nəzərdə tutulur ki, qraffullerenin yeni nanomaterialların işlənib hazırlanmasını asanlaşdıra bilər. Yüksək istilik keçiriciliyi sayəsində kosmik gəmilərdə qoruyucu örtük kimi istifadə oluna biləcəyi düşünülür.
Mənbə: Bilim Genç Tübitak
Tərcümə etdi: Aydan Qasımova
