upright=1.6|thumb|Структура алотропа угљеника: а) дијамант, б) графит, (c) фулерен Алотропи угљеника су различити облици угљеника (C) који се међусобно разликују по својој структури или броју атома унутар молекула. Елементарни угљеник се у природи јавља у облику три алотропа: графит, дијамант и фулерен. Поред тога, постоји и аморфни угљеник који се налази у угљу и чађи и представља смешу ситних честица које могу имати структуру налик графиту, фулерену или дијаманту.

Графит мини|десно|150п|Узорак графита Графит је супстанца црне боје, мек, добар проводник топлоте и електрицитета, за разлику од других неметала. Атом угљеника је у графиту повезан са три суседна атома угљеника ковалентним везама, а тежња за грађењем четврте везе се задовољава грађењем двоструке везе између неких од атома угљеника. У графиту се на овај начин формирају слојеви хексагоналних решетака, који су међусобно повезани Ван дер Валсовим везама.

Примена графита Графит се користи у изради оловака за писање због своје мекоће и црне боје. Због своје електропроводљивости га користимо и у индустрији код израде електрода. Такође, графит се користи и у изради лонаца за топљење метала, јер је добар проводник топлоте и сам има температуру топљења већу од многих метала. У кристалима графита слојеви лако "клизе" један преко другог, па се стога користи за подмазивање осовина машина које раде под великим оптерећењем или се додаје у масти за подмазивање машинских делова како би се повећала њихова ефикасност.

Дијамант мини|десно|150п|Кристална структура дијаманта Дијамант је безбојан, најтврђи природни минерал, за разлику од графита не проводи електричну струју. У дијаманту један атом угљеника гради четири јаке ковалентне везе са суседним атомима угљеника, и на тај начин постиже стабилну електронску конфигурацију.

Примена дијаманта Дијамант се због своје велике тврдоће користи за сечење стакла, облагање врхова бургија, као и у стоматологији. Сечењем, брушењем и полирањем дијаманта добијају се брилијанти, који се данас широм света користе при изради накита.

Фулерен Фулерени су лоптасти молекули изграђени од различитог броја угљеникових атома повезаних у шесточлане и петочлане прстенове. Први пронађен фулерен се садржао од 60 атома угљеника и њега су 1985. године синтетисали Крото, Керл и Смоли. Такав молекул има формулу C60, сем фулерен се назива још и фудбален, јер има структуру налик фудбалској лопти. Данас постоје и разни други фулерени попут C70, C80, C540, али се под именом фулерен обично подразумева молекул C60.

Фулерен C60 је чврста кристална супстанца тамнољубичасте, скоро црне боје, има релативно ниску тачку сублимације и реактивнији је од графита и дијаманта. Настаје непотпуним сагоревањем органских супстанци при посебним условима. Слабо је растворљив у толуену и хлорованим органским растварачима, при чему даје ружичастољубичаст раствор.

Примена фулерена Фулерен се користи у разне сврхе. Користи се у производњи органских фото-ћелија, као састојак полимерних материјала, који се касније користе у аутомобилској индустрији и електроници. Користи се и као антиоксиданс, као катализатор у различитим процесима нпр. у нафтној индустрији, као медицински маркер при снимањима магнетнорезонантним скенерима).

Занимљивост 2010. године је тим астронома на Универзитету Западног Онтариа у Канади пронашао молекуле фулерена C60 и C70 у свемиру по први пут, на удаљености 6000 светлосних година од Земље.

Аморфни угљеник Аморфни угљеник је црни прах без мириса, велике спољашње површине што му омогућава да се за њега "лепе" честице других супстанци, процесом адсорпције. Главне врсте аморфног угљеника јесу чађ, кокс, активни, животињски и дрвени угаљ. Све врсте аморфног угљеника добијају се загревањем различитих супстанци из живог света, без присуства ваздуха (сувом дестилацијом), па стога они често садрже примесе других једињења. Активни угаљ се добија загревањем љуске кокосовог ораха, док се кокс добија загревањем угља.

Примена аморфног угљеника Због свог својства адсорпције аморфни угљеник, у облику активног угља, се користи у изради фармацеутских и козметичких препарата, нпр. за ублаживање цревних инфекција и уклањање митисера. Користи се, због истог својства, и за прављење филтера за гас-маске, пречишћавање воде итд. Кокс се примењује за редукцију оксида гвожђа при производњи елементарног гвожђа. Чађ је незаобилазни пунилац аутомобилских гума.

Види још Алотропска модификација Угљеник

Референце