Süsinik (C)on keemiline element, millel on erinevad ainulaadsed omadused ja vormid. Sõltuvalt selle erinevatest allotroopidest (näiteks grafiidist, teemandist, fullereenist, süsiniknanotorudest jne) võivad süsiniku omadused erineda. Allpool on süsiniku peamised omadused:
1. Keemilised omadused
Keemiline stabiilsus: Süsinikul on hea keemiline stabiilsus ja see ei reageeri hõlpsalt teiste elementidega, eriti toatemperatuuril. Peamiselt reageerib see erinevate ühendite moodustamiseks hapniku, vesiniku, lämmastiku ja muude elementidega.
Oksüdeeriv võime: Kõrgetel temperatuuridel reageerib süsingi hapnikuga kergesti süsinikdioksiidi (CO₂) või süsinikmonooksiidi (CO) moodustamiseks.
Reaktsioon vesinikuga: Süsinik võib vesinikuga kombineerida, moodustades süsivesinike, näiteks metaani (Ch₄).
2. Füüsilised omadused
Karedus: Süsiniku kõvadus sõltub selle vormist. Näiteks Diamond, üks raskemaid looduslikke aineid, on äärmiselt kõva, samas kui grafiit on väga pehme ja seda saab kasutada määrdeainena.
Sulamispunkt: Diamondil on äärmiselt kõrge sulamistemperatuur, umbes 3550 kraadi, samas kui grafiidi sulamistemperatuur on umbes 3650 kraadi, ehkki sellel on endiselt kõrge temperatuuriga stabiilsus.
Elektrijuhtivus: Grafiidil ja fullereenil on hea elektrijuhtivus ja neid kasutatakse akude, juhtivate materjalidega jne. Seevastu Diamond on mittejuhtiv.
Soojusjuhtivus: Diamondil on mis tahes teadaoleva materjali kõrgeim soojusjuhtivus, samas kui grafiidil on ka hea soojusjuhtivus, muutes selle sobivaks soojuse hajumise rakendamiseks.
Tihedus: Diamondi tihedus on umbes 3,5 g\/cm³, samas kui grafiidi tihedus on 2,2 g\/cm³.
3. Jaotama
Teemant: Diamond on väga regulaarse kolmemõõtmelise aatomistruktuuriga süsiniku allprope, mis annab sellele äärmise kõvaduse, läbipaistvuse ja soojusjuhtivuse.
Grafiit: Grafiidis on süsinikuaatomid paigutatud kihtidesse, nõrgad van der Waalsi väed kihid koos. See annab grafiidile hea elektrijuhtivuse, määrimisomadused ja madala kõvaduse.
Fulrene: Fullereen on sfääriliste või rõngakujuliste struktuuridega süsiniku molekulaarne vorm. Sellel on ainulaadsed keemilised omadused ja potentsiaalsed rakendused, näiteks nanotehnoloogias.
Süsiniknanotorud: Süsiniknanotorudel on väga kõrge tugevus, suurepärane elektrijuhtivus ja laialt levinud potentsiaalsed rakendused nanotehnoloogias, elektroonikas ja materjaliteaduses.
4. Mehaanilised omadused
Tugevus: Diamond on äärmiselt kõva materjal, laialdaselt kasutatav tööriistades, puuribitites jne. Grafiit seevastu on hapram ja seda kasutatakse määrdeainetes ja elektrilistes rakendustes.
Elastsus: Grafiidil on hea plastilisus ja see võib deformeeruda teatud piirides, muutes selle kasulikuks määrdeainete ja aku materjalides.
5. Soojusstabiilsus
Kõrge temperatuuriga vastupidavus: Diamondil on väga kõrge termiline stabiilsus ja see suudab säilitada selle struktuuri isegi kõrge temperatuuriga keskkonnas. Grafiit püsib kõrgetel temperatuuridel stabiilsena ja seda kasutatakse laialdaselt kõrgtemperatuuriga seadmetes, näiteks elektriahjude ahjudes.
Soojus laienemine: Grafiidil on madal soojuspaisumise koefitsient, mis annab selle hea mõõtme stabiilsuse kõrgtemperatuurilises keskkonnas.
6. Bioloogiline ühilduvus
Mittetoksilisus: Süsinik on oluline element elusorganismides, mis on seotud kõigis eluprotsessides (näiteks süsivesikute, rasvade ja valkudega).
Biolagunevus: Süsinikupõhised materjalid on tavaliselt biolagunevad, eriti kui need on orgaanilistes vormides.
7. Rakendused
Energiaväli: Süsinikut kasutatakse kütusena (näiteks kivisüsi ja nafta) ja akudes (nt grafiit liitium-ioonakudes).
Materjaliteadus: Diamond ja grafiidi kasutatakse laialdaselt lõiketööriistades, elektroonilistes seadmetes ja soojusehaldusrakendustes.
Farmaatsiatooted ja biotehnoloogia: Fullerene ja süsiniknanotorud on rakendused ravimite manustamisel, nanotehnoloogias ja bioloogilistes markerites.
Elektroonika: Grafiiti kasutatakse akude, elektroodide, juhtivate materjalide jms korral, samas kui süsiniknanotorusid kasutatakse ülitugevate, elektriliselt juhtivate komposiitmaterjalide valmistamiseks.
Kokkuvõtteks võib öelda, et süsiniku omadused varieeruvad sõltuvalt selle allotroopidest, mis muudab selle väga mitmekülgseks elemendiks, millel on laiad rakendused erinevatel väljadel.
