Carbonio: la scoperta di una nuova forma all’Institute for Basic Science in Corea del Sud
Il carbonio è un elemento che presenta numerose forme allotropiche, dalle più comuni come la grafite e il diamante, ai più recenti fullereni, nanotubi di carbonio e grafene. Recentemente è stata annunciata la scoperta di una nuova forma di carbonio chiamata carbonio poroso ordinato a lungo raggio (LOPC) da parte dell’Institute for Basic Science in Corea del Sud.
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Allotropia: la diversità delle forme del carbonio
L’allotropia è una proprietà di alcuni elementi, appartenenti principalmente ai Gruppi 13, 14, 15 e 16 della tavola periodica, che possono presentarsi in forme diverse con proprietà fisiche e chimiche distinte. Nel caso del carbonio, oltre alle forme più note come il diamante e la grafite, sono stati identificati nuovi allotropi come il bifenilene, i fullertubi, la nanoschiuma di carbonio e i nanoconi.
Il diamante è conosciuto per la sua struttura tetraedrica, con ogni atomo di carbonio legato a quattro altri atomi tramite legami covalenti, rendendolo estremamente duro e isolante. D’altra parte, la grafite è un solido grigio scuro e untuoso, con una struttura a strati tenuti insieme da forze di Van der Waals, che lo rendono un buon conduttore di elettricità e calore.
La scoperta del grafene e altre forme allotropiche del carbonio
Nel 1985 è stata scoperta la molecola di fullerene, composta da 60 atomi di carbonio disposti a formare una sfera cava simile a un pallone da calcio. Nel 1991 sono stati ottenuti i nanotubi di carbonio, con pareti costituite da atomi di carbonio che formano una rete a maglie esagonali avvolte in una struttura tubolare chiamata buckytube.
Nel 2004 è stata scoperta una nuova forma di carbonio chiamata grafene, composta da atomi di carbonio disposti in un reticolo cristallino a nido d’ape con ibridazione sp^2. Successivamente è stata individuata una forma chiamata ciclocarbonio, con un anello composto da 18 atomi di carbonio con legami singoli e tripli.Ciclocarbonio: una nuova promessa nel mondo della chimica
Il ciclocarbonio è un materiale allo stato solido composto da anelli ciclici di atomi di carbonio alternati tra di loro, simile al grafene, ma con uno spessore di soli un atomo. Ricerche preliminari indicano che il ciclocarbonio potrebbe essere un semiconduttore, ma molte delle sue proprietà rimangono ancora da esplorare.
Sviluppi nel campo dei materiali al carbonio
Oltre al ciclocarbonio, esistono altre varietà di carbonio allotropico che suscitano grande interesse nella comunità scientifica. Tra queste troviamo il carbino, il Q-carbon e la nanoschiuma di carbonio, una struttura cristallina porosa con proprietà magnetiche. La continua ricerca su queste forme di carbonio promette di aprire nuove frontiere nel campo dei materiali, con possibili applicazioni nell’ottimizzazione dell’energia e miglioramento dei processi industriali.
La scoperta del carbonio poroso ordinato a lungo raggio
Recenti studi hanno condotto alla sintesi di carbonio poroso ordinato a lungo raggio mediante il riscaldamento di fullereni con nitruro di litio a pressione atmosferica. Il nitruro di litio ha giocato un ruolo catalitico nella rottura dei legami carbonio-carbonio del C60, favorendo la formazione di nuove strutture cristalline. Questa scoperta apre la strada alla creazione di nuovi materiali a base di carbonio con potenziali applicazioni nell’accumulo e trasformazione dell’energia, nella produzione di prodotti chimici e nella separazione di ioni e gas molecolari.
In conclusione, il mondo della chimica allotropica del carbonio è in costante evoluzione, con la continua scoperta di nuove forme e proprietà di questo versatile elemento. Resta da vedere come queste innovazioni verranno sfruttate per migliorare la nostra vita quotidiana e affrontare le sfide energetiche e ambientali del futuro.
