Quina diferència hi ha entre el grafè i el grafit?

Un element químic notable, el carboni és aquell que es troba convenientment al número 6 del catorzè grup del segon període de la taula periòdica dels elements químics. Des de l'antiguitat, la gent coneix el diamant i el grafit, dues de les més de nou modificacions al·lotròpiques d'aquest element descobertes fins ara. Per cert, és el carboni el que té el major nombre, en comparació amb altres substàncies, de modificacions al·lotròpiques conegudes per la ciència moderna.

L'al·lotropia implica la possibilitat de l'existència a la natura d'un mateix element químic en forma de dues o més substàncies simples, les anomenades formes al·lotròpiques o modificacions al·lotròpiques, que provoquen diferències en aquestes substàncies tant en l'estructura com en les propietats. Així doncs, el carboni té 8 formes bàsiques d'aquestes característiques: diamant, grafit, lonsdaleita, fullerens (C60, C540 i C70), carboni amorf i nanotub de paret única.

Entre aquestes formes de carboni hi ha propietats i caràcters completament diferents: substàncies suaus i dures, transparents i opaques, econòmiques i cares. Tanmateix, comparem dues modificacions de carboni similars: grafit i grafè.

Tots estem familiaritzats amb el graffiti des de l'escola.La mina d'un llapis normal és exactament de grafit. És bastant suau, relliscós i greixós al tacte, els cristalls són plaques, les capes d'àtoms es troben una sobre l'altra, per tant, quan es frega, per exemple, sobre el paper, els flocs individuals de l'estructura cristal·lina en capes de grafit es desenganxen fàcilment. , deixant un rastre fosc característic al paper.

El grafit condueix bé el corrent elèctric, la seva resistència és de mitjana 11 Ohm * mm2 / m, però la conductivitat del grafit no és la mateixa a causa de l'anisotropia natural dels seus cristalls. Així, la conductivitat al llarg dels plans del cristall és centenars de vegades més gran que la conductivitat en aquests plans. La densitat del grafit és de 2,08 a 2,23 g/cm3.

A la natura, el grafit es forma a altes temperatures en roques ígnies i volcàniques, en skarns i pegmatites. Es presenta en vetes de quars amb minerals en dipòsits polimetàl·lics de temperatura intermèdia hidrotermal. Està àmpliament distribuït a les roques metamòrfiques.

Així, des de 1907, a l'illa de Madagascar s'han desenvolupat les reserves de grafit natural en escates més grans del món. L'illa està formada per roques metamòrfiques precambrianes que pugen a la superfície en un terreny muntanyós amb marques hipsomètriques de 4.000-4.600 peus. El grafit es troba aquí en un cinturó de 400 milles de llarg i domina les muntanyes a la part oriental del centre de l'illa.

El grafè, a diferència del grafit, no té una estructura cristal·lina a granel; presenta una xarxa cristal·lina hexagonal bidimensional, només un àtom de gruix. En aquesta modificació al·lotròpica, el carboni no es produeix de manera natural, però teòricament es pot obtenir artificialment. Podem dir que un pla separat deliberadament de l'estructura cristal·lina a granel de múltiples capes del grafit serà aquest mateix grafè.

Els científics inicialment no van poder obtenir grafè en forma de simple pel·lícula bidimensional, a causa de la inestabilitat de la matèria en aquesta forma. Tanmateix, en un substrat d'òxid de silici (a causa de l'enllaç amb la capa dielèctrica) encara era possible obtenir grafè d'un àtom de gruix: el 2004, els científics russos Andrey Geim i Konstantin Novoselov de la Universitat de Manchester van publicar un informe a Science. en l'obtenció de grafè d'aquesta manera.

I encara avui, mètodes tan senzills per obtenir grafè per a la investigació, com ara l'exfoliació mecànica d'una monocapa de carboni a partir d'un cristall de grafit a granel mitjançant cinta adhesiva (i mètodes similars), estan justificats.

Els investigadors creuen que gràcies al seu progrés, aviat sorgirà una nova classe de nanoelectrònica basada en grafè, on els transistors d'efecte de camp tindran menys de 10 nm de gruix. El cas és que la mobilitat dels electrons en el grafè és tan alta (10.000 cm2/V*s) que sembla ser l'alternativa més prometedora al silici convencional actual.

L'alta mobilitat del portador és la capacitat dels electrons i forats de respondre molt ràpidament a l'efecte dels camps elèctrics aplicats, i això és extremadament important per als transistors d'efecte de camp, la unitat operativa bàsica de l'electrònica moderna.

També hi ha perspectives per a la creació de diversos sensors biològics i químics, així com pel·lícules primes per a dispositius fotovoltaics i pantalles tàctils. Malgrat tot, la conductivitat tèrmica del grafè és 10 vegades superior a la del coure, i aquest criteri sempre és molt important per a l'electrònica.