Углерод структура алмаза

Полиморфные модификации того или иного химического вещества отличаются друг от друга в разной степени по их кристаллической структуре. Для полиморфных модификаций железа (структурные типы вольфрама и кубической плотнейшей упаковки см. стр. ПО) и углерода (структуры алмаза и графита см. фиг. 17 и 18) кристаллохимические различия достаточно велики, поскольку переходы между модификациями связаны с изменением координационных чисел FeM кб Fe[ l кб IA кб СИ гк. [c.116]

Поэтому ниже рассматриваются только две структуры углерода структура алмаза и структура графита, в основном, — вторая. [c.15]

Какая связь между атомами углерода проч нее в структуре алмаза или в структуре графита] Ответ следует обосновать, учитывая, что энтальпии сублимации алмаза и графита равны 170,4 i 170,9 ккал/моль соответственно (713,0 i [c.60]

Какие вам нужны данные для расчета энергий связи между атомами углерода в структурах алмаза и графита [c.173]

Сколько связей в расчете на 1 атом углерода разрывается при переводе атомов углерода из структур алмаза и графита в состояние газообразных изолированных атомов [c.175]

Решетке алмаза подобен структурный тип сфалерита — одной из модификаций ZnS (рпс. 1.86а). Структуру этого вещества можно получить из структуры алмаза, если половину атомов углерода в решетке алмаза заменить атомами Zn, а другую половину — атомами S (см. рнс. 1.86а н 1.85). Структурный [c.148]

В относительно простых случаях структуру ковалентных кристаллов можно объяснить и предсказать в рамках метода валентных связей. Так, структура алмаза (рис. 62) определяется тетраэдрическим расположением связей за счет перекрывания. чр -гибридных орбиталей атомов углерода. [c.98]

В алмазе каждый атом углерода образует равноценные прочные а-связи с четырьмя соседними (рис. 97, а). Это обусловливает исключительную твердость алмаза и отсутствие у него электронной проводимости в обычных условиях (Д =, 5,7 эВ). О жесткой структуре алмаза свидетельствует также очень небольшое значение его энтропии (2,4 Дж/(К-моль) ]. [c.187]

Фуллерены относятся к самоорганизующимся структурам и являются третьей формой углерода, кроме известных структур алмаза и графита. Это замкнутые сферические или сфероидальные молекулы, состоящие из пяти- и шестиугольников. [c.7]

Оц и Оз, N2 и т. д.). В кристаллических структурах неметаллов в большинстве случаев также можно выделить отдельные группировки атомов, подобные молекулам (Ji , Р4, Аз, За). Этим структурам присуще следующее общее свойство число атомов соседей, с которым связан каждый атом в кристаллической решетке, равно валентности элементов. Так, атомы йода в кристаллах йода связаны попарно, и кристаллический йод подобно жидкому и газообразному состоит из двухатомных молекул кристалл серы построен из циклических молекул 83, в которых каждый атом серы связан с двумя ближайшими соседями. В структуре алмаза выделить какие-то группировки атомов, подобные молекулам, нельзя, тем не менее каждый атом углерода в структуре алмаза связан с четырьмя ближайшими соседями. Связь в кристаллических решетках неметаллов носит ковалентный (атомный) характер и осуществляется общими для двух связываемых атомов электронными парами. [c.108]

Примером трехмерного неорганического высокомолекулярного соединения может служить алмаз, состоящий из атомов углерода. В кристалле алмаза каждый атом углерода связан с четырьмя другими ближайшими атомами углерода. Кристалл алмаза можно считать одной гигантской молекулой, лишенной ряда свойств, типичных для обычных молекул. Вследствие такого строения алмаз не способен набухать, не растворяется ни в одном из растворителей и обладает очень большой твердостью. Структура графита и алмаза показана на рис. XIV, 1. [c.421]

Как Вы считаете, в какой структуре, алмаза или графита, связи между атомами углерода прочнее Предложите самый общий подход к определению энергии связи в этих веществах. [c.65]

В структуре алмаза валентные орбитали атома углерода находятся в состоянии р -гибридизации. Углы между связями равны по 109,5 °С межъядерные расстояния 0,154 нм. В структуре графита валентные орбитали атома углерода находятся в состоянии sp -гибридизации. Атомы углерода расположены плоскими слоями, в которых межъядерные расстояния равны 0,142 нм углы между связями 120° расстояния между слоями 0,335 нм. [c.65]

У алмаза электроны атомов углерода заполняют валентную зону. Перевод электронов в зону проводимости требует высоких энергий — ширина запрещенной зоны составляет А = 5,7 эВ, поэтому алмаз —диэлектрик (хотя по ряду других свойств его относят к полупроводникам). Кремний имеет структуру алмаза, и у него также заполнена валентная зона, но вследствие энергетической близости зоны проводимости и валентной зоны (Д =1,1 эВ) кремний проявляет свойства полупроводника. У графита валентная зона, содержащая 2р-негибридные электроны, и зона проводимости перекрываются, и эта модификация углерода, не являясь металлом, хорошо проводит электрический ток. [c.183]

Таким образом, на переход атомов углерода из структуры алмаза в состояние одноатомного газа затрачивается количество теплоты, равное 713,1 кДж/моль. [c.212]

Валентные орбитали атома углерода в алмазе находятся в состоянии 5/з -гибридизации и каждый атом углерода связан а-связями с четырьмя другими атомами. Поэтому на каждый атом С в решетке алмаза приходятся две связи С—С. Тогда энергия связи С—С в алмазе должна быть равна половине энергии, требующейся на разрыв всех связей при переходе атомов углерода из структуры алмаза в газовое состояние, т. е. 713,1 2 =356,6 кДж/моль. [c.212]

В отличие от трехмерной структуры алмаза структура другой модификации углерода — графита — двухмерная слоистая. Атомы углерода (в 5р -состоянии) внутри каждого слоя связаны между собой очень прочно ковалентными связями, но между соседними слоями взаимодействия более слабые. Этим объясняются мягкость графита и его смазывающие свойства. Четвертый валентный электрон углерода не локализован, поэтому графит, как и металлы, обладает электрической проводимостью. [c.35]

В отличи з от трехмерной структуры алмаза структура другой модификации углерода — графита — двухмерная [c.53]

Углерод встречается в виде трех модификаций — алмаз, графит и карбин. Каждая из этих модификаций отвечает определенному типу гибридизации электронных орбиталей в атомах углерода. При р -гибридизации орбиталей образуется кристаллический полимер углерода с атомной координационной кубической решеткой — алмаз. Вследствие р -гибридизации электронных орбиталей каждый атом углерода в алмазе образует равноценные прочные о-связи с четырьмя соседними атомами углерода (см. рис. 111.2). Такая структура полимера объясняет очень высокую твердость алмаза, отсутствие у него электронной про- [c.271]

Кристаллические решетки, в узлах которых находятся отделе-ные атомы, называют атомными. Атомы в таких решетках соединены между собой прочными ковалентными связями. Примером можег служить алмаз — одна из модификаций углерода. Алмаз состоит из атомов углерода, каждый из которых связан с четырьмя соседними атомами. Координационное число углерода в алмазе равно 4. Структура алмаза приведена на с. 127. В решетке алмаза, как и в решетке хлорида натрия, молекулы отсутствуют. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую макромолекулу. Число веществ с атомной кристаллической решеткой в неорганической химии велико. Они имеют высокие температуры плавления (у алмаза свыше 3500 °С), прочны и тверды, практически нерастворимы в жидкостях. [c.55]

Расщепление АО углерода в зоны при образовании структуры алмаза. Общая зона существовала бы, если бы равновесное расстояние между атомами было бы г <го<г" [c.136]

Таким образом строится трехмерная решетка, составленная исключительно из атомов углерода (рис. 69). Все связи эквивалентны, как и углы, образующиеся между атомами. Полученная структура является структурой алмаза понятие молекулы здесь несостоятельно, поскольку нельзя выделить молекулярную ячейку. Символ алмаза С означает совокупность 6,023-10 атомов углерода. [c.112]

Известны три формы углерода алмаз, графит и черный микрокристаллический углерод. Структура алмаза представляет регулярную сетку из тетраэдрически связанных атомов углерода с кубической симметрией. Алмаз является родоначальником всех алифатических насыщенных соединений с зуо -гибридизацией атома углерода. С другой стороны, структура графита — прототип всех ароматических соединений. Атомы углерода образуют гексагональные слои, в которых каждый атом углерода связан о-связями с тремя соседними атомами ( / -гибридизация). Четвертый электрон каждого атома углерода является здесь я-электроном. Существует некоторое перекрывание л-орбиталей соседних атомов [2]. Следовательно, электрический ток и тепло распространяются вдоль слоев. Расстояние 1,420 А между соседними углеродными атомами является промежуточным между значениями, ожидаемыми для одинарной и двойной связей, и характерно для кратности связи порядка 1,5. Углеродные слои расположены на расстоянии 3,354 A (при 15°) друг от друга. Это расстояние типично для вандерваальсовых связей. В хорошо закристаллизовавшемся графите последовательно расположенные слои смещены друг относительно друга на -f или — а/3, причем последовательность расположения соответствует АВАВ. В направлении оси с, перпендикулярной слоям, электропроводность и теплопроводность очень малы. Анизотропия электропроводности выражается как Ра/Рс = [3]. Каждой слой структуры графита можно рассматривать как макромолекулу с конденсированными органическими кольцами. [c.188]

При обычной температуре элементарный углерод весьма инертен. При высоких же температурах он непосредственно взаимодействует с многими металлами и неметаллами. Углерод проявляет восстановительные свойства, что широко используется в металлургии. Окислительные свойства углерода выражены слабо. Вследствие различия в структуре алмаз, графит и карбин по-разному ведут себя в химических реакциях. Для графита характерны реакции образования кристаллических соединений, в которых макромолекулярные слои С200 играют роль самостоятельных радикалов. [c.394]

Однако молекула j имеет избыточные орбитали и недостаточное для их заполнения число электронов, поскольку вокруг каждого ее атома недостает электронов для завершения октета. Каждый атом углерода обладает тенденцией к образованию четырех двухэлектронных связей, как это видно на примере двух его основных аллотропных модификаций - алмаза и графита (рис. 14-5). По аналогичной причине Sij также является электроннодефицитной системой, которая не существует в виде индивидуальных молекул в кристаллическом кремнии. Структура кристаллического кремния скорее напоминает структуру алмаза (рис. 14-5,а). [c.603]

В периодической системе нет резкой границы между элементами с металлической структурой и элементами с ковалентной каркасной структурой (рис. 14-8). Это видно из того, что кристаллы некоторых элементов обладают свойствами, промежуточными между проводниками и изоляторами. Кремний, германий и а-модификация олова (серое олово) обладают кристаллической структурой алмаза. Однако межзонная щель между заполненной и свободной зонами в этих кристаллах намного меньше, чем для углерода. Так, ширина щели для кремния составляет всего 105 кДж моль (Как мы уже знаем, для углерода она равна 502 кДж моль .) Для германия ширина межзонной щели еще меньше, 59кДж моль а для серого олова она лишь 7,5 кДж моль Ч Металлоиды кремний и германий называются полупроводниками. [c.631]

Замешение атомов цинка и серы в структуре вюртцита (рис. 14-10) на атомы углерода приводит к образованию структуры алмаза (рис. 14-5). Оптические и электрические измерения, проведенные на образцах ZnS, показывают, что зрнная щель в этом веществе равна приблизительно 3,6 эВ. Обсудите свойства ZnS на основе использования трех различных моделей связи (неметаллическая ковалентная каркасная модель, модель ионной связи и металлическая модель), которые поочередно применялись к описанию этого вещества. [c.643]

Энтальпии перехода 1 моль атомов углерода из структур алмаза и графита в состояние газообразных изолированных атомов (энтальпия атомиза-дии) составляют 170,4 (713,0) и 170,9 ккал/моль (715,0 кДж/моль) соответственно. Как из этих данных вычислить энергию связи атомов углерода в алмазе и графите Какие сведения необходимы для ответа на вопрос Проведите вычисления и объясните неожиданность результата. [c.174]

Фуллерены являются единственной из трех известных в настоящее время аллотропных модификаций углерода (графит, алмаз, фуллерены), которые обладают растворимостью в широком классе органических растворителей [20]. Такая особенность фуллеренов связана с их молекулярной структурой, в отличие от сшитых полимерных сеток графита и алмаза. Свойство растворимости фуллеренов имеет широкое практическое применение. Прежде всего - в процессах выделения фуллеренов из продукта термического разложения графита в электрической дуге - фуллеренсодержащей сажи, а также при разделении смесей фуллеренов различного сорта, например, гюсредством хроматофафических методов. Фуллеренсодержащая сажа (Ф-сажа) представляет собой мелкодисперсный порошок черного цвета, основную долю которого (80-90 % по массе) составляет аморфный углерод. Остальные 10-20 % по массе Ф-сажи составляют фуллерены (80-95 % С60, 5-20 % - С70 и следовые количества высших фуллеренов - С7б, С78, С84, до С100). При обработке Ф-сах<и органическими растворителями (эксфакции) фуллерены количественно переходят в раствор, тогда как мафица из аморфного углерода является нерастворимой частью Ф-сажи. [c.40]

И сам углерод, и его аналоги могут существовать в нескольких аллотропических модификациях. Если для типичных неметаллов, например кислорода и серы, явление аллотропии связано с возможностью образования молекул различного состава, то в простых телах кристаллической структуры, например у у1 лерода, олова, кремния, аллотропия связана с возможностью построения кристаллических решеток различного типа. Так, в кристаллической структуре алмаза каждый атом углерода связан четырьмя связями с другими атомами таким образом, что все углы между связями равны 109,5°. Модель кристаллической решетки алмаза можно получить, если поместить атом углерода в центр тетраэдра на пересечении его высот и соединить его с четырьмя Е ершинами тетраэдра, поместив в них еще четыре атома углерода рассматривая каждый из этих атомов как центр нового тетраэдра, можно таким путем воспроизвести всю решетку. [c.95]

В атомных решетках между атомами осуществляются гомеополярные связи. Естественно поэтому, что характер решетки (число и расположение соседей около каждого атома) определяется числом и расположением валентностей. На рис. ХХИ1.2 изображена структура алмаза (характерная вообще для элементов четвертой группы периодической системы — кремния, германия и серого олова). Каждый атом углерода располагается в центре тетраэдра и направляет свои четыре а-связи к четырем соседям. [c.495]

Какая связь между атомами углерода прочнее — в структуре алмаза или в структуре графита Ответ следует обос- [c.119]

Эта повышенная прочность обусловлена двумя главными причинами 1) взаимодействием молекул через водородные связи и 2) углом между свя зями в молекуле воды благодаря хр -гибридизации внешних электронных обо лочек атома кислорода близким к 109,5° (тетраэдрическому углу), в то время как в молекулах остальных гидридов из-за отсутствия гибридизации углы близки к 90°. Благодаря яр -гибридизацпи и тетраэдрическому углу атом кислорода каждой молекулы Н2О в структуре льда связан двумя связями череа заполненные лр -орбитали с атомом водорода двух соседних молекул воды Одновременно каждая молекула воды еще двумя связями своих атомов водорода соединена с двумя другими молекулами воды, В результате коорди национное число кислорода в структуре льда равно четырем и каждая молекула воды окружена четырьмя ближайшими соседями. Все водородные связи между молекулами энергетически равноценны, и кристаллическая структура льда напоминает структуру алмаза, если атом углерода мысленно заменить на [c.29]

Разная кристаллическая структура алмаза, графита и карбина обусловливает различие их физико-химических свойств. Алмаз химически очень стоек. На него действуют лишь фтор и кислород, в атмосфере которых при температуре выше 800 °С он сгорает с образованием тетрафторида и диоксида углерода. Графит менее стоек. В атмосфере кислорода он сравнительно легко горит с образованием диоксида углерода. Сажа и уголь — это разновидности графита, неупорядоче1Шые графитовые структуры. [c.287]

Гибридные 5рЗ-орбитали атома углерода направлены к углам тетраэдра, поэтому, казалось бы, наиболее естественным сочетанием атомов этого элемента должна быть структура, состоящая из сцепленных тетраэдров, связи между которыми имеют чисто ковалентную природу и представляют собой сг-связи. Действительно, аллотропическая разновидность углерода — алмаз — построен именно так вокруг каждого атома углерода в алмазе имеется четыре других таких же атома, расположенных по углам тетраэдра на расстоянии 0,154 нм. Все валентные электроны распределены по связям, свободных электоров нет, л-связи, охватывающие несколько атомов, отсутствуют, поэтому алмаз является диэлектриком . Небольшое число внутренних электронов и небольшие размеры атома способствуют упрочению связей — алмаз обладает твердостью, превышающей твердость всех других веществ. [c.162]

Физические свойства. Кристаллический кремний — вещество темно-серого цвета со стальным блсс сом. Структура кремния ага-логична структуре алмаза. В его кристалле каждый атом окружен тетраэдрически четырьмя другнми и связан с ними ковалетпой связью, которая значительно слабее, чем меледу атомами углерода в алмазе. [c.139]

Алмаз — бесцветное, прозрачное, сильно преломляющее свет вещество. Он тверже всех найденных в природе веществ, но довольно хрупок. Кристаллы алмаза имеют координационную структуру, в которой атомы углерода связаны друг с другом посредством направленных 5/ -гнбридных связей. Кубическая решетка алмаза отличается от ГЦК тем, что углеродные атомы располагаются не только на гранях куба, но и в центрах малых кубов, чередующихся с нустыми малыми кубами (рис. 30, а). Каждый атом углерода имеет четыре ближайших соседа (валентность и к. ч. 4), расстояние между которыми 0,154 нм. По отношению к любому атому углерода четыре ближайших соседних атома расположены в углах правильного тетраэдра. Поэтому структуру алмаза можно представить в виде комбинации тетраэдров (рис. 30, б), у которых в центре находится пятый атом углерода. Каждая вершина тетраэдра является общей для четырех смежных тетраэдров. Непрерывная трех- [c.182]

При температурах выше 570стабильна октаэдрическая форма ЗЬзОз, напоминающая структуру алмаза, в которой места атомов углерода заняты димерными комплексами [ЗЬдОа , т. е. по существу эта решетка также молекулярная. Поэтому испаряется оксид сурьмы (-fЗ) также в виде димеров (ЗЬ20а)2. В отличие от молекулярных структур оксидов АзаОз и ЗЬгОз оксид висмута (+3) образует коор- [c.288]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология