2. IL CARBONIO
Il carbonio (C) è un elemento
classificato come non metallico con numero
atomico 6. Ciò significa che ha sei protoni
nel nucleo e lo stesso numero di
elettroni nella forma non ionizzata. Sebbene
sia relativamente raro nella crosta
terrestre, forma più composti di qualsiasi
altro elemento. È un elemento chiave di tutti
gli organismi viventi; costruisce la struttura di
proteine, carboidrati e grassi. È presente
nell’atmosfera sotto forma di anidride
carbonica (CO2), che è una delle fasi del ciclo
del carbonio in natura.
3. LE VARIETA’
DI CARBONIO ALLOTROPICO
La struttura composta da atomi di carbonio
può assumere molte strutture fisiche. Questo
fenomeno è indicato come varietà allotropiche di
carbonio. L’allotropia è un fenomeno che colpisce
un gran numero di metalli e non metalli. É un
processo che si verifica quando sostanze e
minerali hanno una composizione chimica uguale
ma un assetto morfologico diverso. Possono avere
una struttura cristallina o molecolare e differire per
il numero di atomi nella molecola. Le varietà di
carbonio allotropico più conosciute presenti in
natura sono la grafite e il diamante, estremamente
differenti per colore, struttura e morbidezza.
4. LA SCALA DI
MOHS
La durezza rappresenta la
resistenza di un materiale a
essere scalfito e dipende dalla
forza dei legami chimici tra le sue
particelle. Si misura con la scala di
Mohs, composta da 10 minerali
scelti come indici disposti in ordine
crescente di durezza. Il primo, il
più morbido è il talco(come anche
la grafite), l’ultimo è il diamante.
Ogni minerale della scala scalfisce
quelli che lo precedono ed è
scalfito da quelli che lo seguono.
5. LA GRAFITE
La grafite è un minerale sfaldabile, grigio-nero, untuoso e
sporco al tatto. Inoltre, è un ottimo conduttore di
elettricità e calore, è insolubile in acqua ed ha proprietà
lubrificanti. Si presenta in due tipi di strutture: esagonale
e trigonale, e i suoi atomi sono collegati tra loro in una
rete di piani paralleli. Proprio come gli altri allotropi di
carbonio, la grafite è resistente alle alte temperature.
Viene utilizzato per la produzione di elettrodi e crogioli
(Recipiente di forma troncoconica, di materiale resistente
ad alte temperature, per la fusione di metalli), recipienti
ignifughi (non infiammabili) e mattoni refrattari. Inoltre,
trova impiego nella produzione di lubrificanti, vernici
anticorrosive e agenti lucidanti. La grafite si trova in
natura nelle rocce metamorfiche e al giorno d’oggi, il suo
più grande produttore è la Cina. Per scopi commerciali,
la grafite è ottenuta dalla pirolisi (Processo chimico che
consiste nella decomposizione di una sostanza
complessa mediante trattamento termico) dell’antracite
in atmosfera di azoto.
6. IL DIAMANTE
Il diamante è il minerale più duro al mondo, valutato 10
sulla scala Mohs a 10 punti. Si presenta come
cristalli tetraedrici con elevata lucentezza e trasparenza
parziale. I diamanti più preziosi sono incolori, ma a causa
della contaminazione possono anche diventare gialli,
rosa, blu o marroni. Non conducono elettricità ma sono
buoni conduttori di calore. Sebbene la loro superficie
possa essere graffiata solo da un altro diamante, sono
relativamente fragili. I diamanti naturali si trovano
principalmente nella kimberlite primaria e nei suoi
depositi di frammenti formati dalla traslocazione. Le
pietre di altissima qualità sono utilizzate principalmente
in gioielleria. Diamanti di qualità inferiore e cristalli di
derivazione sintetica sono anche un’importante materia
prima industriale. Per la loro durezza, vengono utilizzati
nella produzione di lame, trapani e abrasivi, ma anche
per produrre elementi di apparecchiature mediche e
scientifiche, tester di durezza e paste termoconduttrici.
7. QUANTO VALE
UN CARATO
Il carato è l’unità di misura con la
quale si valutano i diamanti,
nonché uno dei quattro criteri
utilizzati dagli esperti per stabilirne
il prezzo, insieme al taglio, la
purezza e il colore. Possiamo dire
che il valore di un diamante da 1
carato si situa attorno ad un range
di 3500€ e i 4900€, tenendo
sempre presente le variabilità del
mercato.
8. IL GRAFENE
Uno degli ultimi allotropi di carbonio scoperti è il grafene.
Si tratta di una struttura piatta composta da singoli atomi
di carbonio disposti a forma di favo (composto di due
facce con celle a sezione esagonale.). Poiché ha uno
spessore di un atomo, è convenzionalmente considerato
un materiale bidimensionale. Il grafene è un ottimo
conduttore di calore ed elettricità. I suoi maggiori
vantaggi includono anche la trasparenza e la velocità del
flusso di elettroni estremamente elevata, persino
superiore a quella del silicio. Inoltre, il grafene è
estremamente duro e resistente allo stiramento. Queste
proprietà indicano che il grafene può sostituire il silicio
nell’industria elettronica. Al giorno d’oggi, le più utilizzate
sono la deposizione chimica da vapore (CVD) e la
decomposizione termica del carburo di silicio. Il metodo
originale per staccare lo strato di atomi di carbonio con
l’uso del nastro adesivo viene talvolta utilizzato anche
per scopi di laboratorio.
9. STORIA DEL
GRAFENE
Il Grafene è stato scoperto in modo più o
meno involontario all'interno di un laboratorio
inglese (Manchester) nel 2004 da due fisici
russi; l'obiettivo era infatti quello di ottenere
delle strutture sempre più sottili di grafite.
Noto è diventato il metodo con il quale i due
scienziati sono arrivati alla loro
scoperta, ovvero grazie all'utilizzo del "nastro
adesivo" con cui hanno rimosso strato dopo
strato i livelli superficiali di grafite. La scoperta
del Grafene ha valso ai due scienziati
Andrej Gejm e
Konstantin Novosëlov il Premio Nobel per la
Fisica nel 2010,(per "i pionieristici esperimenti
riguardante il materiale bidimensionale
grafene). Lo studio di questo materiale è stato
in seguito intensificato e ora esistono un
elevato numero di laboratori nel mondo
totalmente dedicati alla ricerca sul Grafene
10. IL GRAFENE UTILIZZATO
NELLA SOCIETA’
Le proprietà elettroniche, ottiche, termiche e meccaniche del grafene hanno aperto le
porte alle sue numerose applicazioni commerciali pratiche che, secondo gli esperti, si
svilupperanno dinamicamente nei prossimi decenni. Già oggi il grafene è considerato il
successore del silicio nell’area elettronica. Questo conduttore trasparente e flessibile può
essere utilizzato per produrre celle fotovoltaiche, display arrotolabili e touch panel,
nonché luci a LED. Inoltre, aumenta significativamente la frequenza dei segnali
elettromagnetici, consentendo la produzione di transistor più veloci. Anche i sensori di
grafene stanno suscitando notevole interesse. Grazie all’eccezionale sensibilità, possono
rilevare singole molecole di sostanze pericolose, facilitando così il monitoraggio
dell’ambiente. L’ossido di grafene distribuito nell’aria ha anche la capacità di rimuovere i
contaminanti radioattivi. La prospettiva di sviluppare nuovi prodotti con il grafene
aumenta ogni anno. Le applicazioni esistenti con il maggiore potenziale includono:
• moderne reti elettriche;
• sorgenti luminose ad alta efficienza energetica;
• semiconduttori utilizzati nei dispositivi spintronici;
• rivestimenti anticorrosivi più efficaci;
• filtrazione dell’acqua per depurazione e dissalazione.
Inoltre, ci sono speculazioni sull’uso potenziale del grafene per la produzione di
componenti strutturali più leggeri e durevoli per automobili, aerei, navi e dispositivi. In
combinazione con materiali artificiali, potrebbe essere utilizzato per creare, ad esempio,
gomma termicamente conduttiva. A base di grafene, è già stata sviluppata una carta
estremamente resistente in grado di condurre elettricità. Importante è anche la possibilità
di utilizzare il grafene nel campo della biomedicina, sia in ambito diagnostico che
terapeutico. L’ossido di grafene è caratterizzato da un’elevata biocompatibilità e
un’eccellente solubilità. Ciò consente un dosaggio preciso di agenti antinfiammatori e
antitumorali, nonché di enzimi e sostanze minerali. Poiché il grafene è un perfetto
conduttore di calore, viene utilizzato anche per distruggere i tumori cancerosi. Il
fenomeno della termolesione consente di utilizzare il calore da esso accumulato per
ridurre il dolore ai tessuti. I fogli di grafene vengono utilizzati anche come biosensori e
possono aiutare a diagnosticare il cancro e le malattie neurologiche (come epilessia o
morbo di Parkinson) con dispositivi portatili.
11. IL FULLERENE
Le molecole di fullerene, costituite
interamente di carbonio, assumono una
forma simile a una sfera cava, a un
ellissoide o a un tubolare. Sono
strutturalmente simili alla grafite, ma si
differenziano per alcuni anelli di forma
pentagonale o a volte ettagonale che
impediscono una struttura planare. Non è
molto reattivo ed è ragionevolmente
insolubile nella maggioranza dei solventi.
Dal punto di vista chimico, i fullereni sono
specie molto elettronegative e caratterizzate
da un elevato grado di insaturazione.
12. SITOGRAFIA e BIBLIOGRAFIA:
• https://www.products.pcc.eu/it/blog/quali-sono-le-varieta-allotropiche-di-carbonio/
• https://www.bancodiamanti.com/cosa-e-carato/
• https://www.travelglobe.it/quanto-vale-un-carato-di-diamante-ecco-la-risposta/
• https://www.digimax.it/it/blog/grafene-cos-e-e-quali-sono-le-applicazioni-industriali-per-cui-sara-utilizzato-n451
• https://www.products.pcc.eu/it/blog/grafene-cose-e-a-cosa-
serve/#:~:text=Gi%C3%A0%20oggi%20il%20grafene%20%C3%A8,panel%2C%20nonch%C3%A9%20luci%20a%20LED.
• Fullereni - Wikipedia
• Il pianeta ospitale: Aldo Zullini, Corrado Venturini
