Exercícios: Diamante, grafite e grafeno

O diamante e a grafite são substâncias formadas apenas por átomos de carbono, mas com estruturas muito diferentes, representadas na figura pelos modelos A e B.

1. a) Conta o número de ligações que cada átomo de carbono estabelece com os vizinhos mais próximos na estrutura A e na estrutura B.
2. b) Identifica qual das estruturas corresponde ao diamante e qual corresponde à grafite, justificando a escolha.
3. c) O diamante é o mineral natural mais duro que se conhece, enquanto a grafite é macia e desfaz-se em camadas. Explica estas diferenças a partir das duas estruturas.
4. d) A grafite conduz corrente elétrica, ao contrário do diamante. Relaciona esta propriedade com o facto de, na grafite, cada átomo de carbono estabelecer apenas três ligações covalentes.

O grafeno é uma camada única de átomos de carbono, com a espessura de um só átomo, obtida a partir da grafite. Foi isolado pela primeira vez em 2004 e, desde então, é estudado em todo o mundo — em Portugal, por exemplo, no Laboratório Ibérico Internacional de Nanotecnologia (INL), em Braga.

1. a) A estrutura do grafeno corresponde, em essência, a uma única camada da estrutura da grafite. Quantas ligações covalentes estabelece cada átomo de carbono no grafeno?
2. b) O grafeno é cerca de 200 vezes mais resistente do que o aço, conduz muito bem a corrente elétrica e é quase transparente. Relaciona cada uma destas propriedades com a sua estrutura.
3. c) Indica uma aplicação possível do grafeno num telemóvel e justifica-a com uma das propriedades referidas.
4. d) Explica por que razão o grafeno é considerado um nanomaterial.