Grafito
|
El carbón simple
Además de las formas cristalinas, existe el carbono
amorfo, o simple carbón, en el que los átomos
se encuentran "desordenados". Por su abundancia,
esta forma es la que se ha usado como combustible desde la
prehistoria. Hoy en día aproximadamente el 25% de la
energía que se produce en el mundo proviene de quemar
carbón, principalmente en las plantas termoeléctricas;
las reservas de carbón son más del doble de
las del petróleo y casi el triple de las del gas natural.
El precio de la tonelada métrica de carbón amorfo
en la actualidad es de aproximadamente 50 dólares,
mientras que el del grafito oscila entre los 500 y los 1 500
dólares, dependiendo de la calidad cristalina. También
es posible obtener grafito a partir de carbono amorfo, calentándolo
a 2 500°C en presencia de sílice (SiO2) y en ausencia
de oxígeno. En los Estados Unidos, donde abunda el
carbono amorfo y escasea el grafito, se producen de esta manera
más de 300 000 toneladas anuales de grafito, que se
utilizan principalmente en la fabricación de artículos
de uso industrial.
Fibra
de grafito
Cuando pensamos en la facilidad con la que se quiebra la
punta de un lápiz, nos sorprende que en la actualidad
se hable de "fibra de grafito", un material de
alta resistencia, empleado para fabricar artículos
deportivos como raquetas de tenis y palos de golf. El nombre
correcto de este material es "fibra de carbono"
y se obtiene mediante el tratamiento a muy altas temperaturas
de ciertos polímeros. (Estos polímeros son
moléculas gigantes formadas por cadenas de átomos
de carbono enlazados entre sí y combinados con otros
elementos, como el hidrógeno, el oxígeno y
el nitrógeno). El producto final está compuesto
de aproximadamente 92% de átomos de carbono. Las fibras,
que son aproximadamente cinco veces más delgadas
que un cabello humano, se entretejen y se pegan mediante
resinas, dando como resultado un material altamente resistente.
Todavía no se ha logrado establecer con certeza la
estructura –es decir, el arreglo de los átomos-
de las fibras de carbono, pues éstas son materiales
amorfos, a los cuales no pueden aplicarse las técnicas
comunes de dilucidación de estructuras (como la difracción
de rayos X). Se cree que en una pequeñísima
muestra -de unas decenas o centenas de átomos-, la
fibra de carbono y el grafito tienen la misma estructura,
pero al aumentar su tamaño, encontraríamos
que la fibra pierde ordenamiento con respecto al grafito.
Se ha propuesto que las fibras de carbono consisten en "listones"
de hexágonos de átomos de carbono que se doblan,
a diferencia del grafito, donde la estructura permanece
plana independientemente del tamaño de la muestra.
Estos doblamientos de los listones evitan que se deslicen
unos sobre otros, como los planos del grafito, lo que resulta
en un notable incremento en la resistencia del material.
|
