¿Qué Es El Grafeno? El Grafeno, Un Viaje Al Futuro.

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Descubriendo el grafeno...

¿Qué es el grafeno?

Para responder a la pregunta y comprender qué es el grafeno hay que atender a su estructura química. No te preocupes, te lo explicamos de forma simple.

Al igual que la mina de un lápiz (grafito) o el diamante, el grafeno es una sustancia compuesta exclusivamente por carbono. Sin embargo, tanto su aspecto como sus propiedades son completamente diferentes. Entonces, ¿Cuál es la diferencia entre el grafeno y el resto de compuestos de carbono?

Estructura química del grafeno.

Como ocurre con todos los materiales de la naturaleza, lo que realmente define las propiedades del grafeno es la disposición de sus electrones, es decir, la forma en la que los átomos de carbono se unen entre sí.

En el grafeno, cada átomo de carbono dispone de cuatro electrones con los que interacciona con el resto de átomos adyacentes (electrones de valencia). Tres de estos electrones se unen con sendos electrones de los tres átomos de carbono adyacentes. Éstos enlaces se forman en ángulos de 120º sobre un mismo plano en lo que se conoce como enlaces covalentes.

Se forma así una red (un cristal) en dos dimensiones de átomos fuertemente unidos. Pero… ¿qué sucede con el cuarto electrón del carbono?

El cuarto electrón de los átomos de carbono.

El cuarto electrón de los átomos de carbono se encuentra libre, perpendicular a la placa de grafeno (por encima o por debajo de ella).

Como a los electrones no les gusta estar solos, en el caso del grafeno tienden a unirse con los electrones libres de átomos adyacentes. Ésta formación se conoce como orbitales tipo π.

La formación de orbitales tipo π es un poco forzosa y se da cuando los electrones libres no encuentran nada más a lo que unirse. Es por ello que, en caso de tener otras sustancias cerca, los electrones libres preferirán unirse a ellas. Cuando hay otras láminas de grafeno cerca, sus electrones libres se unen formando grafito.

¿Te habías imaginado alguna vez que tenías el grafeno tan cerca? Cada vez que escribes utilizando un lapicero exfolias el grafito dejando láminas sobre el papel. Es realmente similar al grafeno.

Estructura molecular del grafeno

Esperamos que tengas un poco más claro qué es el grafeno. ¿Pasamos a ver las propiedades del grafeno?

BONUS TRACK: ¿Se pueden unir láminas de grafeno sin formar grafito?

Lo cierto es que sí. La clave está en dejar que se produzcan las uniones de los orbitales π para que se forme el grafeno como tal. Hecho esto, las láminas en dos dimensiones del grafeno se unen con otro tipo de fuerzas eléctricas: las fuerzas de Van der Waals.

Las fuerzas de Van der Waals son mucho más débiles que las uniones covalentes, lo que permite que el grafeno multicapa sea fácilmente exfoliable. Pese a parecer una desventaja, éste hecho es un factor clave para su utilización en la industria.

 

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Propiedades del grafeno.

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