ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Переходные формы углерода из "Углеводородные и другие жаростойкие волокнисты материалы" С давних времен были известны две кристаллические формы углерода — алмаз и графит, встречающиеся в природе. Советские и зарубежные исследователи получили искусственный алмаз. В результате исследования В. И. Касаточкина, В. В. Коршака и сотр., начатых в 1959 г., была открыта новая кристаллическая форма зтлерода, названная карбином [10]. Эти три аллотропные формы углерода отличаются кристаллической ячейкой и типами связей между атомами углерода. [c.22] Для четырехвалентпого углерода известны три валентных состоя-тш, соответствующие 5/ -, зр -, 5/7-гнбридизации электронов атомов углерода. При / -гибридизации углерод образует четыре энергетически равноценные ординарные ст-связи, при р -гибридизации проявляются три (Т-связи и одна я-связь, и 5/)-гибридное состояние соответствует образованию двух а-связей и двух л-связей. [c.22] графит ]1 карбнн представляют собой простейшие кристаллические формы трех гибридных разновидностей атомов углерода 5р , 8Р , 8р. [c.23] Наряду с кристаллическими известно большое число аморфных и частично-кристаллических переходных углеродных веществ. [c.23] К иим относятся различные сажи, коксы, продукты термического превращения полимеров, стеклоуглерод, волокна, угли различной степени метаморфизма и др. Изучение структуры и свойств переходных форм углерода было проведено В. И. Касаточкиным [1 11]. Согласно развитой им концепции большое многообразие переходных форм углерода обусловлено сочетанием атомов углерода различного гибридного состояния. [c.23] Термодинамически наиболее устойчиво кристаллическое состояние углерода. Термин переходная форма предполагает возможность превращения углерода, по возможность есть то, необходимость чего утверждать нельзя (Гегель). Из-за высоких кинетических барьеров углерод в состоянии переходных форм необычайно стабилен и в обычных условиях может существовать бесконечно длительное время. Лишь иод воздействием высоких температур происходят структурные превращения углерода. [c.23] Различный среднестатистический набор углерод-углеродных связей вносит существенный вклад в свойства углеродных веществ. [c.25] Кристаллические (пакеты) и аморфные фракции углерода не изолированы, а химически связаны между собой и образуют полимерные структуры высшего порядка. Строение этих элементов структуры мало изучено. Большинство исследователей [14—16] полагает, что они имеют лентообразную форму основу этих элементов составляют слои поликонденсированного ароматического углерода различных размеров (составляющие ядро структуры полимерного скелета), связанные между собой цепочкамп аморфного углерода, являющимися периферийной частью структурных единиц. [c.25] Недостатком приведенных схем является то, что они не объясняют природу связей между лентами в направлеппи, перпендикулярном их плоскости. Большинство исследователей считает, что углерод находится только в тригопальном состоянии и плоскости между собой соединены не химическими, а слабыми межмолеку-лярными связями Вап-дер-Ваальса. [c.26] Помимо лентообразной структуры можно представить иную над-атомную организацию углерода. Турбостратные пакеты, а не отдельные слои могут быть теми структурными единицами, которые участвуют в построении структур высшего порядка. Пакеты посредством фрагментов структуры с разными типами связей в иаправле-нии осей с и а связаны между собой различными гибридными формами аморфного углерода и образуют пространственный полимер. В процессе формирования ароматических сеток и их воссоединения в турбостратные пакеты па стадии карбонизации возникают пограничные дефекты, в том числе свободные валентности углерода, к которым присоединяются аморфные цени углерода, связывающие пакеты между собой. Схематически подобная структура углерода показана на рис. 1.4. Аналогичная структурная схема была предложена В. И. Касаточкиным для витрепа. [c.26] Вернуться к основной статье