алмаз, энергия связей в нем

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

В ряду С—81-—Ое—8п температура плавления уменьшается, а прн переходе от 8п к РЬ возрастает. Это можно качественно истолковать следующим образом. При одинаковом типе структуры твердой фазы в ряду простых веществ температура плавления тем ниже, чем меньше энергия связи. Поэтому в ряду С (алмаз)—81—Ое, имею[цих одинаковую (алмазоподобную) структуру, температура плавления падает 8п и РЬ имеют иную структуру, поэтому их температура плавления указанной закономерности не подчиняется. [c.189]

Действие разных структурообразующих факторов направленности связи, энергии связи, размера и мерности структурных единиц, энергии теплового движения — приводит к тому, что малые нульмерные структурные единицы такие, как атомы углерода, несмотря на направленность и высокую энергию связи, при определенных условиях, а именно при таких условиях, когда энергия теплового движения почти точно равна, энергии связи, образуют прекрасные кристаллы графита или алмаза. Однако действие основного структурообразующего фактора — направленности связи — достаточно резко проявляется и в подобных случаях атомы в кристаллах графита и алмаза упакованы крайне неплотно. В графите каждый из них имеет только трех, а в алмазе — четырех соседей, в то время как плотнейшие упаковки отличаются значительно более высокими координационными числами. Например, в структуре металлов координационное число достигает 12. Вообще, направленность связи действует в сторону разуплотнения структуры, что вполне понятно. [c.159]

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]

Предложите способ вычисления энтальпии атомизации алмаза. В каком веществе — алмазе или графите — связь прочнее и почему (Для расчета энергии связей между атомами углерода в этих веществах следует разделить энтальпии атомизации алмаза и графита на число связей, разрывающихся при переводе атома углерода из кристаллических решеток алмаза и графита в состояние одноатомного газа). [c.120]

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]

Энергия кристаллической решетки в кристаллах этого типа фактически совпадает с энергией химической связи и лежит в пределах 200—500 кДж/моль. Так, энергия кристаллической решетки алмаза составляет 480 кДж/моль. Вследствие столь высокой энергии связи ковалентные кристаллы обладают высокими твердостью, температурами кипения и плавления. Диапазон их электропроводящих свойств велик от типичных диэлектриков (алмаз, нитрид бора, кварц) до полупроводников (кремний, германий) и даже электронных проводников (олово). [c.77]

Из условий минимума энергии все валентные электроны атомов углерода заполняют нижнюю зону, а так как их число составляет 4, то эта зона (ее называют валентной) оказывается заполненной полностью. Зона же проводимости кристалла пуста. Для перехода в эту зону электронам необходимо сообщить энергию порядка 7 эВ (680 кДж/моль). Требуемая энергия превышает энергию связи в кристалле алмаза и не может быть реализована. Поэтому подобные вещества не проводят электрический ток и являются диэлектриками. [c.76]

Все эти вещества обладают различным электрическим сопротивлением и занимают в шкале сопротивлений (рис. 197) места, далекие друг от друга. Строение кристаллов этих веществ одинаковое, но в зависимости от радиусов атомов и величин энергии межатомной связи размеры кристаллических решеток различны. В табл. 13.12 показаны размеры ребра куба элементарной ячейки для решетки типа алмаза, радиусы атомов и энергии связи между [c.427]

Энергия атомных кристаллов с ковалентными связями зависит от прочности связей. Например, у алмаза энергия решетки очень велика ( 170 ккал г-атом), у кристаллических кремния и германия 86 и 85 ккал г-атом. Эти значения коррелируют с атомными радиусами 0,77 1,17 и 1,22 А у углерода в алмазе, у кремния и у германия соответственно. Температура плавления симбатно с теплотой сублимации уменьшается 3900° С (алмаз), 1415 С (Si), 958° С (Ge). [c.132]

Углерод и некоторые его соединения. Углерод в свободном состоянии встречается в в виде алмаза и графита. Так называемый аморфный углерод (сажа, древесный уголь) состоит из деструктурированных мелких частиц графита. Строение алмаза и графита рассмотрено в гл. IV, рис. 45 и 49. Строение алмаза и большая энергия связи атомов в кристаллах обусловливают его чрезвычайную тугоплавкость, твердость и химическую инертность. Алмаз — очень важное вещество, используемое для резки стекол и полупроводников ( алмазная пила ), для изготовления сверлильных инструментов, фильер. Последние [c.289]

Все эти вещества обладают различным электрическим сопротивлением и занимают в общей шкале сопротивлений (рис. 197) места, далекие друг от друга. Строение кристаллов этих веществ одинаковое, но в зависимости от радиусов атомов и величин энергии межатомной связи размеры кристаллических решеток различны. В табл. 125 показаны размеры ребра куба элементарной ячейки для решетки типа алмаза, радиусы атомов и энергии связи между атомами в кристаллах этих веществ, а на рис. 198 показано объемное строение кристалла и интерпретация его в плоскости. [c.442]

Рентгеноструктурными, электронографическими и другими новыми методами исследования структуры углерода установлено, что чистый углерод кристаллизуется с образованием кубической (алмазы) и гексагональной (графит) форм. В узлах кристаллической решетки алмаза каждый атом углерода направляет свои четыре о-связи к четырем соседним атомам. Расстояние между атомами в решетке алмаза такое же, как между атомами углерода в органических соединениях— 1,54 А. Энергия связи между атомами углерода весьма высока, что обусловливает высокую твердость алмаза, малую его летучесть и большую химическую стойкость. Теплота сгорания алмаза несколько выше, чем графита. В связи с этим при нагреве алмаза без доступа воздуха он переходит в термодинамически более устойчивое состояние — в графит. В кристалле графита (рис. 12) атомы углерода в базисных плоскостях расположены в углах шестиугольников, на расстоянии 1,42 А, т. е. на таком л<е расстоянии, как и в молекулах бензола. Прочность связей углерода в базисной плоскости кристалла графита примерно в шесть раз выше, чем в атомах углерода, расположенных на двух плоскостях, находяш,ихся на расстоянии 3,345 А. Относительно большое расстояние между базисными плоскостями обусловливает специфические физико-химические и механические свойства графита. Значительное расстояние между базисными плоскостями приводит к тому, что между ними могут внедряться атомы других элементов меньших размеров. [c.50]

Впервые получены выражения для вероятностей возбуждения механически индуцированных колебаний кристаллических веществ посредством ударных воздействий в дезинтеграторе. Установленные соотношения для критических скоростей соударений позволяют связать скорость соударений с молекулярными характеристиками (масса атомов и межатомные расстояния) кристаллов. На основании полученных результатов определены режимы механической обработки, приводящие к появлению в процессе удара дефектов - смещенных относительно узлов кристаллической решетки атомов. Получено выражение для критической частоты - характеристики, определяющей устойчивость кристаллической решетки к ударным воздействиям. Проведены расчеты для изоструктурных кристаллов алмаза, кремния, германия и ряда щелочно-галоидных кристаллов и установлена корреляция критических частот и скоростей соударений с энергетическими (энергия связи, температура плавления) и механическими (упругие константы, сжимаемость) характеристиками веществ. [c.7]

Принимая во внимание тот факт, что расстояние между соседними слоями графита (3,35 А) значительно превосходит длину связи С—С в кристалле алмаза (1,55 А), можно ожидать, что энергия связи поверхности кристалла алмаза с графитовым зародышем будет равна энергии связи между слоями графита, т. е. [c.27]

Однако такой механизм не является единственно возможным. Очень интересной представляется общая трактовка Э. М. Галимова. Поверхность алмаза покрыта хемосорбированным слоем атомов водорода. Поэтому одной из стадий присоединения атома углерода к затравочному кристаллу алмаза является образование комплексов СН4-Н. Адсорбированные молекулы метана будут претерпевать термическую диссоциацию. Так как энергия связи Н выше, чем энергия связи -С—Н, то преимущественно образуются радикалы СНз и комплексы СН4-Н (конечно, относительно к общей концентрации соединений соответствующих изотопов). [c.89]

Все без исключения аллотропные модификации структуры А4, отвечающей стабильным формам, являются полупроводниками, их удельная электропроводность с повышением температуры возрастает. С позиций теории валентных связей этому явлению можно дать следующее объяснение. Считается, что как кремний, так и германий образуют ковалентные связи в 5р -гибридизованном состоянии, причем энергия связи 81—81 и Ое—Ое составляет соответственно 221,5 и 167,2 кДж-моль , т. е. они весьма невелики в сравнении с энергией связи С—С в решетке алмаза (346,9 кДж-моль- ). Следовательно, при повышении температуры связи могут легко рваться, и появившиеся свободные электроны перемещаются внутри кристалла, обеспечивая электрическую проводимость. Полупроводники с таким механизмом проводимости называются собственными полупроводниками, а проводимость такого типа — собственной проводимостью. В случае если в кристалле в виде примесей содержатся атомы мышьяка Аз, сурьмы 8Ь или других элементов подгруппы УБ, замещающих 81 и Ое в узлах кристаллической решетки, возникают избыточные электроны, которые, перемещаясь внутри кристалла, вызывают электрическую проводимость электронная примесная проводимость полупроводники п-типа). В случае если примесями являются трехвалентные атомы элементов подгруппы П1Б—В, Оа и др., то в решетке [c.103]

Существование критического зародыша алмаза, состоящего из столь малого количества атомов, возможно, в частности, при достаточно высокой вероятности именно гетерогенного образования (большинство экспериментальных данных свидетельствует о гетерогенном механизме зародышеобразования) его на торцевых поверхностях графитовых блоков как наиболее реакционноспособных с учетом того, что поверхностные межфазные энергии базисной и торцевой поверхностей различаются на порядок. Отсюда становится очевидной роль определенных размеров графитовых блоков, т. е. процесса предварительной графитации. Действительно, как отмечено в работе [27], разность средних потенциальных энергий в расчете на один атом в малых агрегатах в основном обусловлена ненасыщенными связями наружных атомов агрегата и различиями в расположении атомов зонного строения (или приблизительно различиями в энергиях связей). Поэтому важен размер поверхностей графитовых блоков, поскольку ненасыщенными связями там являются а-связи, близкие по энергии к а-связи в алмазе (в отличие от л-связей в графите). [c.350]

Как видно из рис. V-5, на котором приведена элементарная ячейка алмаза, при расщеплении кристалла по плоскости, параллельной плоскости (И1)> разрываются три связи. Зная расстояние между плоскостями (111) (2,32 А) и плотность алмаза (3,51 г/см ), находим, что число связей, приходящихся на 1 см , составляет 1,83-10 и, поскольку энергия связей в алмазе равна 90 ккал/моль, поверхностная энергия плоскости (111) равна 5650 эрг/см . Для плоскости (100) такой же расчет дает величину 9820 эрг/см . Температура кристалла, изображенного на рис. V-3, равна ОК, поэтому полученные значения соответствуют также свободной поверхностной энергии плоскостей (100) и (111) при этой температуре. [c.207]

Предположив, что на единице поверхности в 1 см происходит 2,5 10 молекулярных актов деструкции и что для расщепления связи С—С необходимо 4,8-10 эрг, можно вычислить, что для деструкции на поверхности в 1 необходимо приблизительно 12000 эрг. Из этого расчета вытекает, что для разрушения химических и межмолекулярных связей расходуется лишь небольшая часть энергии, а остальная часть идет на осуществление текучести. В этой связи интересен алмаз, который как жесткое тело характеризуется очень большими энергиями связи и практически пренебрежимо малой текучестью, так что деструкция протекает в нем при очень низких энергетических затратах. [c.14]

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]

В виде Простых веществ углерод и кремний при комнатной температура — твердые вещества. Структура и связи в модификациях углерода обсуждались в разд. 32.2.3. По кристаллическому строенгпо кремний аналогичен алмазу. Особый интерес представляют свойства кремния как полупроводника. Температуры плавления простых веществ в группе понижаются с уменьшением энергии связи X—X. [c.555]

Как объяснить, почему система с одинарными связями в случае углерода более предпочтительна, чем система с кратными связями Причиной, несомненно, являются очень высокая абсолютная и относительная прочности одинарных связей углерод—углерод (например, по сравнению с азотом). Так, в углеводороде СНз—СНз энергия связи С—С составляет 83,1 ккал/моль, тогда как в аналогичном соединении азота ЫНг—МНг энергия связи N—N характеризуется величиной только 38,4 ккал/моль [1]. Как известно, первая связь С—С в углеводородах, например, существенно более прочна, чем вторая (в системе с С = С) и третья связь (в системе с С = С). Очевидно, что для углерода вариант с образованием одинарных связей оптимален благодаря возможности высокосимметричного расположения в пространстве четырех двухэлектронных тетраэдрических ковалентных связей (алмаз), обеспечивающих минимальное межэлектронное отталкивание. В случае азота — соседа углерода по периодической системе, имеющего один дополнительный электрон, такое выгодное распределение электронных пар в пространстве невозможно у атома азота появляется неподеленная электронная пара, не эквивалентная двухэлектронной паре одинарной связи N—N. Поэтому алмазоподобная структура для азота не реализуется вместо четырех одинарных связей элемент—элемент (в алмазе) азот способен образовать только три связи N—N. и они не могут быть направлены в пространстве строго гетраэдрически, как в алмазе, из-за отталкивания неподеленной электронной пары у атома азота. [c.248]

Углерод и некоторые его соединения. Углерод в свободном состоянии встречается в виде алмаза и графита (см. гл. IV, рис. 45 и 49). Так называемый аморфный углерод (сажа, древесный уголь) состоит из деструкту-рированных мелких частиц графита. Строение алмаза и большая энергия связи атомов в кристаллах обусловливают его чрезвычайную тугоплавкость, твердость и химическую инертность. Алмаз--очень важное вещество, используемое для резки стекол и полупроводников ( алмазная пила ), для изготовления сверлильных инструментов, фильер. Последние предназна. ены для волочения тончайших металлических нитей, используемых в радиотехнических устройствах. Из алмаза делают шлифовальные порошки. В СССР освоено заводское получение алмаза из графита при 3000° С и давлении до 10 ГПа. [c.360]

Одной из наибо, [Се устойчивых к термическим воздействиям является углерод-углеродная связь. Эта связь особенно устойчива в алмазе. Наличие атомов водорода в молекуле полимера сильно понижает энергию связи С—С, поэтому, например, высокомолекулярные углеводороды и некоторые их производные обладают срао-нительно невысокой термостойкостью и лри нагревагши легко де-структиру[Отся. [c.58]

Последнее обстоятельство указывает на целесообразность изучения влияния на кристаллизацию алмаза азота лишь при контролируемом его введении в систему в виде соединений, обладающих высокой энергией связи, стехиометрия которых соответствует формульному выражению. Этому требованию отвечает ряд цианамидов металлов I—И групп Периодической системы элементов Д. И. Менделеева 3-го и 4-го периодов, в частности СаСЫг, Mg N2, 2пСЫ2. [c.353]

Таким образом, энергия связи С—С в алмазе отличается от энергии связи С—С в углеводородах только на 4 ккал, что лежит в пределах ошибок опыта. Аналогичным образом можно найти энергию раз-, личных других связей. Значения их по Гримму (Н. Grtam) приведены в нижеследующей таблице (стр. 48). [c.47]