الأشكال المتآصلة للكربون

2011 اللافلزات

آلان بي گوب

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

يطلق على البُنى الجزيئية المختلفة التي يمكن أن يتخذها الكربون اسم الأشكال

المتآصلة. وللكربون أشكال متآصلة أخرى غير الجرافيت والماس. فالكربون اللابلوري، مثلاً، هو من الأشكال المتآصلة التي تفتقر إلى البنية البلورية. كما يوصف الفحم والسُّخام في بعض الأحيان على أنهما كربون لابلوري. كما تُعدّ الفولرينات، التي تم اكتشافها في عام (1985)، من الأشكال المتآصلة للكربون. وقد حملت الفولرينات اسم العالم والمهندس المعماري (ريتشارد باكمنستر فولر) (1895 – 1983)، وهي عبارة عن جزيئات مكوّنة بالكامل من ذرّات الكربون ضمن شكل يشبه كرة أو أنبوب دقيقين مجوّفين. ويطلق على الفولرين الكروي أحياناً اسم «كرات باكي»، أما أشكال الفولرين الأنبوبية فتسمى «أنابيب النانو» أو «أنابيب باكي»، علماً بأن قطر «أنبوب نانو» الكربون أصغر بحوالي (50,000 مرة) من قطر شعرة الإنسان. هناك أيضاً شكل آخر من متآصل الفولرين يطلق

عليه اسم قضبان الماس المتراكمة متناهية الصغر (ADNR)، التي تشبه من حيث الشكل أنبوب النانو، لكنها تملك بنية الماس نفسها. ويُعدّ متآصل الفولرين من نوع قضبان الماس المتراكمة متناهية الصغر أقسى مادة معروفة على الإطلاق، بل إنها أكثر صلادة (صلابة) من الماس نفسه. وهناك شكل تآصلي آخر يسمى «الرغوة الكربونية الدقيقة»، وهو عبارة عن تجمع عنقودي قليل الكثافة يتألف من ذرّات كربون مترابطة ضمن شبكة رخوة ثلاثية الأبعاد تم اكتشافها في عام (1997).

ويتكوّن كل عنقود من حوالي (4,000 ذرّة كربون). تتصل هذه الذرّات فيما بينها بصفائح تشبه الجرافيت، وإن الرغوة الكربونية الدقيقة أقل كثافة من الهواء بمرات قليلة فقط، وتتصف بأنها موصل رديء للكهرباء.

هناك شكلان متآصلان آخران للكربون، غير أنهما نادران، و قد عُثر عليهما فقط في الأماكن التي شهدت سقوط النيازك

من السماء، ويطلق على هذين الشكلين

اسم «اللونسداليت» و «التشاويت». و اللونسداليت هو عبارة عن شكل متآصل للماس، و قد يتكوّن في الأماكن التي تتولد فيها حرارة و ضغط عظيمان نتيجة ارتطام الشهب بالأرض. أما التشاويت فيعتقد بأنه شكل تآصلي للجرافيت. و قد اكتشف لأول مرة في إحدى الفوهات الصدمية البركانية في بافاريا بألمانيا.

والتشاويت أكثر صلابة بقليل من الجرافيت و له ترتيب ذرّي مختلف نوعاً ما. لكن ليس هناك إجماع بين كل العلماء على أن التشاويت هو شكل متآصل حقيقي للكربون.