Grafeno

Grafeno, un material del futuro



1) ¿Qué tipo de sustancia es el Grafeno?
2) ¿A qué tipo de sólido pertenece esta sustancia? Justifique su respuesta.
3) Defina que es un alótropo. Cite ejemplos. ¿El Grafeno es un alótropo de algún elemento?
4) Mencione las principales propiedades físicas y químicas de esta sustancia.
5) ¿Cómo justificaría la buena conductividad eléctrica de estematerial?
6) Mencione los posibles usos y aplicaciones del Grafeno.
7) Busque esquemas que representen a la estructura del Grafeno, Grafito, Diamante y Fullereno.

RESPUESTAS:
1_ El grafeno es una sustancia formada por carbono puro, con átomos dispuestos en un patrón regular hexagonal similar al grafito, pero en una hoja de un átomo de espesor. Es muy ligero, una lámina de 1 metro cuadradopesa tan sólo 0,77 miligramos.
Es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano (como panal de abeja) formado por átomos de carbono y enlaces covalentes que se generan a partir de la superposición de los híbridos sp2 de los carbonos enlazados.

2_ Pertenece a los solidos cristalinos, la estructura cristalina del grafito se observan las interacciones entre las distintas capas de anillosaromáticos condensados. En el grafeno, la longitud de los enlaces carbono-carbono es de aproximadamente 1,42 Å. Es el componente estructural básico de todos los demás elementos grafíticos incluyendo el grafito, los nanotubos de carbono y los fulerenos. Esta estructura también se puede considerar como una molécula aromática extremadamente extensa en las dos direcciones del espacio, es decir, sería elcaso límite de una familia de moléculas planas de hidrocarburos aromáticos policíclicos llamada grafenos. 
El nombre proviene de GRAFITO + ENO. En realidad, la estructura del grafito puede considerarse como una pila de un gran número de láminas de grafeno superpuestas. Los enlaces entre las distintas capas de grafeno apiladas se debe a fuerzas de Van der Waals e interacciones entre los orbitalesπ de los átomos de carbono. 
3_ Un alòtropo es un elemento que puede existir en varias formas sólidas, líquidas o gaseosas, a causa de la distinta agrupación de los átomos que constituyen sus moléculas.
 El carbono, presenta alotropía en las formas de grafito, diamante y fullereno.
 El grafeno tiene propiedades eléctricas, térmicas y físicas extraordinarias. 
4_
PROPIEDADES FISICAS DELGRAFENO:
Densidad de 2,23 g/cm3
Soporta perfectamente el calor y la electricidad.
Su capacidad calorífica es muy alta.
Menor efecto Joule.
Consume menos electricidad que el silicio.
Soporta la radiación ionizante.
El grafeno tiene un átomo de espesor
Es transparente y no puede ser atravesado

PROPIEDADES QUIMICAS:
El proceso no tiene alto coste ni impacto medioambiental.
Es muy resistente ala corrosión.
Es a la combustión.
No es soluble en agua ni otros disolventes.
El grafeno puede reaccionar químicamente con otras sustancias.
Está formado por átomos de carbono enlazados en forma de panal de abeja.
5_
La característica más interesante del grafeno tiene que ver con la conductividad eléctrica. Como ya sabemos, una forma de clasificar los materiales es según lo bien queconduzcan la electricidad: aislantes, conductores y semiconductores. Resulta que el grafeno no es ninguna de las 3, sino que comparte características entre los conductores y los semiconductores. De hecho, en las simulaciones informáticas se puede ver como dependiendo del número de cadenas surge unas propiedades u otras.
Imágenes para comprender mejor la conductividad eléctrica del grafeno:

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