DERIVATI DELLA GRAFITE E CARBURI

La grafite , una delle forme allotropiche del carbonio, è un solido notoriamente sfaldabile che presenta un’ottima conducibilità elettrica. Le sorprendenti differenze nelle proprietà chimiche e fisiche di diamante e grafite diventano piuttosto chiare dando un’occhiata all’organizzazione strutturale del noto materiale delle matite.

Infatti nella grafite il carbonio, con ibridazione sp2 , forma piani sovrapposti ma ben distanziati di atomi che si legano formando strutture esagonali . Le distanze tra i piani e i deboli legami  di Van der Waals che li uniscono spiegano la possibilità di un loro slittamento reciproco per effetto di eventuale applicazione di forze. La conducibilità elettrica invece si spiega per la presenza, negli strati planari di atomi di carbonio, di legami π che portano ad una struttura elettronica delocalizzata.

piani di carbonio nella grafite
Struttura della grafite

In tali strati atomici sovrapposti possono andare ad inserirsi un’ampia varietà di ioni o molecole dando vita a dei derivati interstiziali (noti come composti intercalari) che presentano interessanti proprietà. Un caso diffuso è quello della fluorurazione ad alta temperatura della grafite che determina la formazione di composti di formula CFn , dove però la tipica conducibilità elettrica della grafite viene persa.

 

Per quanto riguarda i  carburi si tratta di composti del carbonio con elementi meno elettronegativi: possono essere sia  ionici che covalenti. Nel primo caso è frequente l’individuazione dello ione C4- come nel piuttosto diffuso Al4C3 , mentre con i metalli alcalini possiamo trovare lo ione C22- (acetiluri).

Con il silicio ed il boro invece il carbonio può dare vita a carburi covalenti: un esempio è il SiC, un materiale molto duro con elevatissima temperatura di fusione, che può essere ottenuto a partire dalla silice (SiO2). Nel SiC (carborundum) ogni atomo di Si e C è legato covalentemente a 4 atomi dell’altro elemento in strutture tetraedriche che complessivamente formano un reticolo spaziale.

 

carburi covalenti
Carburo di silicio

Un’ulteriore categoria di carburi è quella degli interstiziali, che presentano una quasi infusibilità accompagnata da elevata durezza e buona conducibilità. Sono detti interstiziali perchè gli atomi di carbonio sono localizzati negli interstizi di un reticolo metallico, in particolare metalli di transizione.

 

Chimitutor -15 Luglio 2017