Proprietăți neașteptate ale carbonului familiar

Știința fundamentală din ultimii ani a stricat rar inginerii cu descoperiri adecvate pentru implementarea industrială. Dar ultimele două decenii au devenit o excepție plăcută. Două premii Nobel și o a treia descoperire, care nu au fost încă apreciate de Comitetul Nobel, au creat perspective pentru ca inginerii și tehnologii să funcționeze timp de mai multe decenii. Și toate sunt asociate cu un singur element - carbon.

De ce sunt atât de importante aceste descoperiri și ce noutăți ne poate oferi un element chimic atât de familiar? Tot ceea ce știm despre carbon îl face cel mai interesant și important element al tabelului periodic. Pentru început, viața însăși a apărut pe bază de carbon. Capacitatea atomilor de carbon de a se combina în structuri complexe a permis naturii să creeze organisme proteice și să respire mintea la oameni. Toată chimia organică, cu abundența sa de materiale artificiale noi, se bazează pe compuși complexi de carbon cu alte elemente.

Dar carbonul atomic nu este mai puțin surprinzător decât compușii săi. Acesta este singurul element care are până în prezent 8 modificări alotrope (diverse). Cuvântul „bye” este destul de potrivit, deoarece carbonul poate aduce mai multe surprize în viitor. În urmă cu doar câteva decenii, nu știam decât două modificări ale carbonului: grafit și diamant.

Am avut și trebuie să ne ocupăm de grafit, desenând cu un creion pe hârtie. Un diamant este o strălucire emoționantă a diamantelor și un simbol al bogăției. Adevărat, dezvoltarea tehnologiei a dus la recunoașterea unei alte proprietăți a diamantului - duritatea sa inegalabilă. Și acum, în ciuda complexității proceselor, diamantele artificiale sunt sintetizate și utilizate pe scară largă în tehnologie. Foraj cu roți dure, roți de tăiere a pietrei, paste de măcinare - puteți enumera îndelung utilizările acestei modificări de carbon.

Dar între o stare foarte grea și o stare foarte moale se află un abis. A fost surprinzător faptul că un element atât de important pe care se bazează toată chimia modernă are doar două astfel de stări antagonice.

Și în sfârșit, în secolul trecut, la începutul anilor 60, a fost descoperită a treia modificare a carbonului - carabină. Acesta este un lanț de atomi de carbon interconectați. Descoperirea a fost făcută de chimiști și nu a primit prea multă rezonanță, deoarece nu a găsit o aplicare practică.

Iată următoarea formă de carbon - fullerene a trezit un interes mult mai mare. Atomii de carbon asamblați într-o moleculă sferică au deschis calea creării de materiale și compuși complet noi. Pentru deschidere modificarea carbonului fulleren un grup de oameni de știință în 1996 a acordat premiul Nobel

Deja, fullerenele sunt utilizate în industria farmaceutică pentru a crea medicamente anti-cancer, în electronica radio și în industria auto ca aditivi pentru uleiurile de motor. Lista de aplicații este remarcabil de largă, dar perspectivele de utilizare viitoare sunt și mai ample.

Descoperiri ulterioare legate de carbon au căzut ca o cornucopie. Lonsdaleit, găsit la meteoriți și ulterior sintetizat artificial, nanotuburi de carbon, grafen.

Nu am avut timp să stăpânim o formă alotropă, pentru că au fost adăugate în mod neașteptat alte două. Iar aceste forme de carbon vor face posibilă în următorii ani schimbarea radicală atât a structurii de comunicare a omenirii, cât și a vieții umane în sine (citiți mai multe despre perspectivele utilizării grafenului și nanotuburilor de carbon în articol despre electronica grafenului).

Datorită utilizării de noi proprietăți de carbon, există posibilități nelimitate pentru crearea de calculatoare cuantice, linii de transmisie a informațiilor cu o viteză de peste 100 Gbit / s, senzori care citesc semnale de la o celulă vie și multe altele,la ce nu au visat scriitorii de science-fiction.

Și nu a durat mult să aștepți: perspectivele pentru utilizarea comercială a descoperirilor sunt atât de mari încât zeci de companii demonstrează deja mostre de produse care includ nanotuburi de carbon și grafene.