Süsinik: erinevus redaktsioonide vahel

a) [[teemant]],

Süsinik on oluline element orgaanilistes ühendites ningja kesksel kohal [[orgaaniline keemia|orgaanilises keemias]]. Seetõttu nimetatakse seda keemiavaldkonda sageli ka süsinikukeemiaks.

Maa [[biosfäär]]i sisukohastseisukohast on äärmiselt oluline [[süsinikuringe]], mis kujutab endast süsiniku liikumist [[ökosüsteem]]is erinevate ökosüsteemi komponentide vahel.

Süsiniku allotroop [[teemant]] on tuntud kui kõige [[kõvadus|kõvem]] looduslik materjal. Heade mehaaniliste omaduste tõttu kasutatakse teda palju tööstuses. Põhjus, miks teemant nii kõva on, seisneb tema võrestruktuuris. Vastavalt valentssidemete teooriale toimub teemandis 2s- ja 2p-orbitaalide segunemine (hübridisatsioon), mille tulemusena moodustavad üks s- ja kolm p-orbitaali neli ekvivalentset sp3-hübriidset orbitaali, mis osutavad tetraeedri eri nurkadesse. SedasiNii tekkinud kolmedimensionaalne võre on väga jäik. Sideme pikkus teemanti sp3- orbitaalidega süsinike vahel on 1,56 [[ongström|Å]] <ref>M. Terrones, „Science and technology of the twenty-first century: synthesis, properties, and applications of carbon nanotubes,“ Annu. Rev. Mater. Res. 33, 419–501 (2003).</ref>.

[[Grafiit|Grafiidis]] on sp2-hübriidsed orbitaalid, mis moodustavad σ-sidemeid. Sellega on iga aatom võrdselt seotud kolme teise süsinikuga. Nende sidemete vahel on xy-tasandil ±120° nurk ningja z -telje sihis eksisteerib nõrk π-side. C-C sp2-orbitaali sideme pikkus on 1,42 Å. Kuusnurkne sp2- orbitaalidest sidemete struktuur moodustab tüüpilise grafiidi võre. Pz-orbitaal moodustab nõrga [[Van der Waalsi jõud|van der Waalsi sideme]]. Kaugus süsiniku kihtide vahel grafiidis on keskmiselt 3,35 Å. Pz-orbitaali elektronid liiguvad vabalt [[elektronpilv]]es ja ei kuulu ühelegi kindlale aatomile (nad on delokaliseeritud). Selle tõttu juhib grafiit [[elekter|elektrit]]. Teemant seevastu käitub [[isolaator]]ina, sest kõik valentselektronid on lokaliseeritud sp3-orbitaalis. Grafiiti kasutatakse [[elektrood]]ides, [[adsorbent|adsorbendina]], [[pliiats]]i <nowiki/>südamikes jne. <ref>M. Terrones, „Science and technology of the twenty-first century: synthesis, properties, and applications of carbon nanotubes,“ Annu. Rev. Mater. Res. 33, 419–501 (2003).</ref>

Amorfne süsinik on süsiniku allotroop, millel puudub kaugeleulatuv korrapärane kristalne struktuur. Lokaalne korrapära võib eksisteerida, kuid selles esineb kõrvalekaldeid aatomitevahelistes kaugustes ja/või sidemete nurkades (võrreldes grafiidi või teemanti võrega)<ref>A. D. McNaught, A. Wilkinson, „Amorphous carbon,“ kogumikus IUPAC Compendium of Chemical Terminology, (Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK, 1997), lk 477.</ref>. Amorfset süsinikku saadakse peamiselt kolmel erineval viisil: [[keemiline sadestamine aurufaasist|keemilisel aurustus-sadestus meetodil (CVD)]], [[orgaaniliste ühendite lagundamine|orgaaniliste ühendite lagundamisel]], [[erinevate karbiidide selektiivsel söövitamisel]]. Amorfse süsinikuna tuntakse [[tahm|tahma]], [[koks|koksi]] ja [[puusüsi|puusütt]]<ref>„Carbon (C),” kogumikust Encyclopædia Britannica (2011), http://www.britannica.com/EBchecked/topic/94732/carbon.</ref>.

Süsiniku aatomite monokihiti, mis on sp2-sidemetega tihedalt kokku pakitud kahedimensionaalsesse kärgvõresse, nimetatakse [[grafeen]]iks. See on fundamentaalseks ehituskiviks kõigile teistele grafiidsetele materjalidele (0D fullereenidele, 1D nanotorudele, 3D grafiidile). Teoreetiliselt on grafeeni uuritud juba 60 aastat, kuid teda peeti pigem „akadeemiliseks“ materjaliks, mille eksisteerimisse kahedimensionaalsena looduses termodünaamilise ebastabiilsuse tõttu ei usutud. Seda seni, kuni praeguseks juba [[Nobeli füüsikaauhind|Nobeli füüsikapreemiafüüsikaauhinna]] laureaadid [[Andre Geim]] ja [[Konstantin Novosjolov]] selle vaid ühe aatomi paksuse materjali ootamatult avastasid. Hilisemad eksperimendid on kinnitanud ka relativistliku kondensmaterjaliga seotud teooriat, et selles on laengukandjateks massitud [[Diraci fermionid]]<ref>A. K. Geim, K. S. Novoselov, „The rise of graphene,“ Nat. Mater. 6, 183–191 (2007).</ref>.