алмаз природа сил связи

В кристалле алмаза все связи эквивалентны и очень прочны. Атомы образуют непрерывный трехмерный каркас, образованный сочлененными тетраэдрами. Алмаз — самое твердое вещество, найденное в природе. Его кристаллы сильно преломляют свет, поэтому алмаз, погруженный в воду, на свету практически незаметен. При нагревании без доступа воздуха выше 1000 °С алмаз переходит в графит. А при очень высоких давлениях (выше 2-10 Па) и нагревании без доступа воздуха из графита может быть получен искусственный алмаз. Помимо алмаза и графита, синтезировали гексагональную разновидность алмаза — карбин. [c.131]

Наряду с молекулярными кристаллами встречается еще три главных типа кристаллов, отличающихся природой связи между частицами, образующими кристалл. В первую очередь упомянем ковалентные кристаллы, в которых атомы, составляющие кристалл, связаны между собой ковалентными связями. Классическим примером ковалентного кристалла является алмаз — одна из модификаций углерода, в котором каждый атом С связан с четырьмя соседними атомами ст-связями, направленными из центра к вершинам тетраэдра (рис. 52). [c.118]

В ковалентном кристалле невозможно выделить отдельную структурную единицу. Весь монокристалл по сути дела представляет собой одну гигантскую молекулу. Кристаллическая структура ковалентных твердых тел полностью определяется природой связей. Координационное число многих известных ковалентных кристаллов равно четырем. Это значит, что каждый атом в кристалле образует четыре направленные ковалентные связи. Направленность связи исключает плотнейшую упаковку кристалла. Примером кристаллической решетки с ковалентными связями служит решетка алмаза (рис. III.2). [c.68]

Начертите структуры углерода в модификациях а) алмаза б) графита. Какова природа связей С—С в этих аллотропных модификациях [c.246]

Замечательнейшая способность твердого вещества сохранять форму обусловлена тем, что его структура существует в довольно широком диапазоне изменений температуры и других условий, пока не разрываются связи между структурными единицами. Если это межатомные связи, то структура твердого вещества может обладать высокой устойчивостью. Именно благодаря исключительной прочности и жесткой направленности связей С — С, С — N, В — N, Р — N, Si — О, Si — О — А1, Fe — Fe, Ni — Сг, образованных sp-оболочками атомов элементов главных подгрупп И1—VI групп и d-оболочками атомов переходных элементов, мы имеем целый арсенал превосходных материалов. Связь С — С среди других межатомных связей выделяется так же ярко, как алмаз среди других твердых веществ. Благодаря ее прочности мы можем получать особо легкие жесткие материалы, обладающие в высшей степени ажурной структурой, химически стойкие и жаропрочные, каталитически активные и, наконец, биологически совместимые. На основе углерода природой созданы различные биоматериалы — прочнейшие живые ткани, например, кожа, шерсть, паутина активнейшие реагенты — ферменты, гормоны целые органы и сами организмы. [c.8]

АЛМАЗ — аллотропическая модификация углерода, в которой он находится в первом валентном состоянии. В природе А. встречается в виде прозрачных кристаллов, бесцветных или окрашенных примесями в разные цвета вплоть до черного. Благодаря наличию в решетке непрерывной трехмерной сетки жестких ковалентных связей между тетраэдрическими углеродными атомами А. является самым твердым веществом, найденным в природе. Приблизительно с 1965 г. из сырья, богатого углеродом (графит, сажа, сахарный уголь и др.), под большим давлением (50 10 Па), при высокой температуре (свыше 1200 С) и присутствии катализаторов получают искусственные алмазы. Большие и прозрачные кристаллы А. после огранения и шлифования под названием бриллиантов применяются как украшения. Однако около 85% полученных за год природных А. и все алмазы, полученные искусственно, применяются для технических целей. А. применяются как абразивные материалы для сверления, резания, огранения и шлифования сверхтвердых материалов, для буровых работ, изготовления деталей особо точных приборов, а также фильер, через которые вытягивается самая тонкая проволока (см. Углерод). [c.17]

С—С . Это очень прочная связь. Вспомним хотя бы, что кристаллы алмаза построены целиком с помощью таких связей и являются наиболее твердыми из всех кристаллов, встречающихся в природе. Атомы углерода могут часть своих валентных электронов использовать на образование связей с другими атомами углерода, в результате чего получаются молекулы, в которых атомы углерода составляют углеродный скелет молекулы, образуя открытые цепи или циклические группировки. [c.200]

У оксида алюминия известны несколько модификаций. В природе встречается в виде минерала корунда. Связи А1-0-А1 очень прочные, структура плотная кристаллическая, по твердости уступает лишь алмазу. [c.72]

Физическая природа ковалентной связи в твердых телах та же, что и в молекулах. Сила притяжения возникает в результате концентрации электронного облака вдоль прямых, соединяющих соседние ядра. Типичными примерами кристаллов с почти чистой ковалентной связью являются кристаллы алмаза, кремния, германия, карбида кремния (Si ). Все они имеют структуру алмаза , показанную на рис. 2 ее следует сравнить со структурой молекулы метана (рис. 17). В решетке типа алмаза ребра элементарной ячейки не совпадают с направлением валентных связей. [c.46]

Ситуация принципиально изменилась в связи с успехами технологии получения тонких пленок алмаза из газовой фазы при субатмосферном давлении. Бьши разработаны высокоэффективные методы выращивания поликристаллических алмазных пленок на алмазных и не алмазных подложках. Такие пленки при массовом производстве будут, очевидно, относительно недорогими. Путем легирования акцепторной примесью (бором) удалось получить пленки с весьма хорошей проводимостью, которые по своей природе являются полупроводниковыми [5], а при высоком уровне легирования и квазиметаллическими. Вместе с первыми [c.6]

В синтетических алмазах, полученных в никельсодержащих системах, наблюдается при 7 <150 К изотропный ( мо = 2,032 0,001) спектр электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) из одной линии (наряду с триплетом, обязанным дисперсному парамагнитному азоту). Ранее были высказаны различные предположения о природе этой линии. Во-первых, считалось, что наблюдаемый спектр обязан никелю N1 + с конфигурацией 3 и эффективным спином 5=1/2 или N1 с конфигурацией Зс1 и связанной дыркой в валентной оболочке, подобно никелю в германии с эффективным спином также 5=1/2. Во-вторых, данная линия связывалась с междуузельным атомом углерода (система с 5=1 н Ь=1 не является хорошим квантовым числом из-за слабой спин-орбитальной связи). [c.426]

Кристаллическая структура ковалентных твердых тел полностью определяется природой связей. Координационное число многих известных ковалентных кристаллов равно четырем. Это значит, что каждый атом в кристалле образует четыре направленные ксваленткые связи. Направленность связи иск. ючает плотнейшую упаковку кристалла. Примером кристаллической решетки с ковалентными связями служит решетка алмаза (рис. 33). [c.77]

По природе связи твердые тела могут быть разбиты на четыре группы — ионные, атомные, молекулярные и металлические рещетки. Гомеополярные связи между атомами в атомных рещетках определяют координационное число (число валентностей) и расположение соседних атомов в соответствии с направлением валентностей. В алмазе атомы углерода имеют 4о-связи. Эти связи направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится атом углерода. Подобное строение имеют и другие элементы четвертой группы периодической системы (германий, кремний, серое олово). [c.342]

Системы, изучаемые физической химией, — газы, жидкости, растворы, — состоят из сравнительно небольших молекул, редко содержаш,их более одного-двух десятков атомов. Между тем суш,ествует огромное количество сис тем, отдельные частицы которых включают много сотен и тысяч атомов и достигают иногда микроскопически видимых размеров. Во многих случаях эти частицы представляют собой зародыши кристалликов, маленькие обломки различных кристаллических решеток или аморфных веществ, или капельки жидкостей. В случае кристаллических решеток, они по природе связей, соединяющих их структурные элементы, могут быть разделены на ионные (подобные решетке ЫаС1), атомные (решетки алмаза, графита), молекулярные (решетки антрацена, 2п8) и металлические (решетки Аи, Ag) в структурном отношении частицы относятся к трехмерным или слоистым решеткам. Так, например, в алмазе (рис. 1) весь кристалл можно рассматривать как одну молекулу, в которой все атомы углерода связаны в пространственную сетку одинаковыми, тетраэдри-чески расположенными, ковалентными связями С—С [c.4]

Проблемы синтеза алмаза тесно связаны с пониманием процесса его образования в природе. Сейчас определенной точки зрения на этот вопрос нет, хотя предположений имеется достаточно 154]. Интересную идею о влиянии кавитации на образование и рост алмазов развивает Э. М. Галимов. Вопросы образования алмазов в метеоритах рассмотрены в книге Г. П. Вдовыкина [55]. Однако природа настолько щедра на различные условия, что вполне возможно, чтобы все предложенные методы реализовывались либо одновременно, либо поочередно. Исключение, вероятно, представляет рост алмаза из продуктов разряда между графитовыми электродами при низких давлениях благородных газов и последующей конденсации этих продуктов на охлажденной до 80° К подложке [56]. [c.57]

Число ближайших соседних атомов, расположенных вокруг центрального атома (независимо от природы связи), называется координационным числом атома. Таким образом, в рассмотренных выше примерах координационное число ртути в Hg b равно двум, для бора в ВС1з — трем, для серы в S I2 — двум, для углерода в СН4 и алмазе — четырем, для серы в SFe — шести и для иода в IF7 — семи. [c.27]

В кристаллической решетке алмаза (см. разд. 3.2) каждый атом образует 4 ковалентных связи со своими соседями [ р -гиб-ридизация, d — С)=154 пм]. Известны кристаллы алмаза кубической и гексагональной сингоний. Гексагональный алмаз встречается в природе исключительно редко. Кристаллы кубической сингонии обычно имеют форму октаэдров. Изредка находят алмазы, окрашенные примесями в различные двета, они особенно ценятся. Значительная часть природных кристаллов темные, они ценятся меньше, чем прозрачные ювелирные алмазы и используются в основном для технических целей. [c.355]

ПОЛУПРОВОДНИКИ — вещества с электронной проводимостью, величина электропроводности которых лежит между электропроводностью металлов и изоляторов. Характерной особенностью П. является положительный температурный коэффициент электропроводности (в отличие от металлов). Электропроводность П. зависит от температуры, количества и природы примесей, влияния электрического поля, света и других внешних факторов. К П. относятся простые вещества — бор, углерод (алмаз), кремний, германий, олово (серое), селен, теллур, а также соединения — карбид кремния, соединения типа filmen (инднй — сурьма, индий — мышьяк, галлий — сурьма, алюминий — сурьма), соединения двух или трех элементов, в состав которых входит хотя бы один элемент IV—VII групп периодической системы элементов Д. И. Менделеева, некоторые органические вещества — полицены, азоаромати-ческие соединения, фталоцианин, некоторые свободные радикалы и др. К чистоте полупроводниковых материалов предъявляют повышенные требования, например, в германии контролируют примеси 40 элементов, в кремнии — 27 элементов и т. д. Тем не менее некоторые примеси придают П. определенные свойства и тип проводимости, а потому и являются необходимыми. Содержание примесей не должно превышать 10 —Ш %. П. применяются в приборах в виде монокристаллов с точно определенным содержанием примесей. Применение П. в различных отраслях техники, в радиотехнике, автоматике необычайно возросло в связи с большими преимуществами полупроводниковых приборов — они экономичны, надежны, имеют высокий КПД, малые размеры и др. [c.200]

В природе углерод встречается и в свободном состоянии, и в виде соединений, главным образом солей угольной кислоты (мел, известняк, мрамор). Много углерода содержат каменный (99%) и бурый угли, торф (57%). Углерод входит в состав нефти природного газа, воздуха, растений, организмов человека и животных. В отличие от кислорода и азота углерод при обычных условия не образует молекул, для него характерна атомная кристаллическая решетка. Это связано с четырехвалентностью углерода. Различные способы образования атомами углерода четырех связей друг с другом обусловливают существование для него трех аллотропных видоизменений алмаза, графита и карбина. Порядок взаимного расположения атомов углерода в этих веществах существенно различается. [c.240]

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]

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]

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 направленными 5рз рибридными связями. ГЦК-структура алмаза отличается от ГЦК-структуры меди тем, что углеродные атомы располагаются не только на гранях куба, но и в центрах малых кубов (октантов), чередующихся с пустыми малыми кубами. 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 вершинах правильного тетраэдра. Поэтому структуру алмаза можно представить в виде комбинации тетраэдров, у которых в центре находится пятый атом углерода. Каждая вершина тетраэдра является общей для четырех смежных тетраэдров. Непрерывная трехмерная сетка ковалентных связей, которая в алмазе характеризуется наибольшей прочностью, определяет его важнейшие свойства низкое значение энтропии, тугоплавкость, высокую твердость, пло5сую теплопроводность и электрическую проводимость, а также химическую инертность. [c.358]

В природе очень редко наблюдается превращение неметаллических веществ в металлические, т.е. переход изоляторов в проводники, как это происходит в случае олова, однако в условиях высоких давлений удается превратить многие изоляторы в проводники. Такой фазовый переход сопровождается изменением типа химической связи и структуры кристалла. Например, алмаз при давлении 600000 атм и температуре 1000 °С превращается из неметаллического кристалла с четырьмя соседями вокруг каждого атома в кристалл с металлическими свойствами, в котором каждый атом имеет шесть ближайших соседей. Аналогичные фазовые переходы при высоких давлениях происходят в кремнии, германии и таких соединениях, как GaSb, InP, ZnS и ul. [c.399]

Кремний никогда не встречается в природе в свободном состоянии, однако на его долю приходится около 28% состава земной коры, куда он входит в виде 8102 и других силикатных соединений. Элементарный кремний получают восстановлением 8102 или 81С14. При восстановлении 8102 углеродом в электродуговой печи получается кристаллический кремний серого или серебристо-белого цвета. Структура кристаллического кремния аналогична структуре алмаза — каждый атом кремния связан с четырьмя соседними атомами а-связями. Все эти а-связи располагаются под тетраэдрическими углами друг к другу и образуют непрерывный пространственный каркас структура кристаллического кремния относится к кубической системе (см. рис. 10.16). Однако, поскольку длина связей 81 — 81 на 65% больше длины связей С — С, кристаллы кремния значительно уступают алмазу по твердости. [c.400]

Переходные формы углерода, в том числе сажи и углеродные волокна, в отличие от основных кристаллических форм (алмаза и фафита) имеют более сложное строение, что связано с различной природой поверхностных атомов углерода сажецых частиц, находящихся в разных гибридных состояниях. Краевые атомы в кристаллитах сажи, как и в кристалле фафита, имеют менее фех соседей, т.е. их валентности насыщены не полностью. Они насыщаются водородом или углеводородными радикалами, образовавшимися в процессе получения сажи. Сажа содержит помимо углерода также водород, серу, кислород и минеральные вещества. Водород и кислород входят в состав различных химических фупп поверхностного слоя, определяющих его химические свойства. Физико-химическими методами анализа установлено существование на поверхности саж как кислотных,так и основных фупп. [c.14]

Благодаря своей исключительной химической стойкости, алмаз является перспективным электродным материалом для использования в теоретической и прикладной электрохимии. В настоящей монографии подводятся итоги фундаментальных исс [едований электродов из сшгтетического алмаза (электрохимическая кинетика, фотоэлектрохимия, спектроскопия электрохимического импеданса). Прослеживается связь между полупроводниковой природой и кри- тaлJПIчe кoй структурой алмаза и его электрохимическим поведением. Намечены перспективы применения алмазиьи электродов в электроанализе, электросинтезе и экологически ориентированных производствах. [c.2]

Считается, что углерод в структуре углеродистых сталей и чугунов присутствует в составе химических соединений (карбидов), твердого раствора, а также в виде основной аллотропной модификации - графита. В чугуне получены кристаллы другой модификации углерода - алмаза, отличаюш,егося своими свойствами от известных видов синтетических алмазов и аналогичного природному. Многие авторы описывают углеродные образования в сталях и чугунах, происхождение которых еш,е недостаточно изучено, например, так называемые взорванные глобулы , кольца углеродных атомов или цепочки, в которых атомы связаны ковалентно. Отмечается также, что углерод может образовывать структуры, напоминаюш,ие замкнутые многоугольники, в том числе шестигранник, и коралловидный графит. Наряду с а-Ре в чугунах обнаружена РеС-фаза и другие виды соединений железа с углеродом, которые получили обш,ее название 8-карбиды. При этом не установлены их химические формулы, поэтому они обычно обозначаются в виде Ре С. Кроме того, продолжается дискуссия о природе цементита, так как суш,ествуют многочисленные экспериментальные данные, свидетельствуюш,ие в пользу твердого раствора. [c.3]

При исследовании экстрарефлексов на рентгенограммах природных алмазов типа I Е. В. Соболев и другие в 1967 г. установили, что между интегральной интенсивностью шипов и общим содержанием азота в кристаллах (оцененной по интенсивности ИК-полосы с максимумом при 1282 см ) нет корреляции. Оказалось, интегральная интенсивность рентгено- шипов коррелирует с интенсивностью другой полосы в спектрах ИК-поглощения, а именно 1370 см . Поскольку интенсивность этой полосы не связана с интенсивностью полос поглощения в однофононном районе спектра, обусловленных примесным азотом, азотная природа пластинчатых образований в алмазах была взята под сомнение. Однако опыты по сегрегации азота в синтетических алмазах (см. гл. 19) внесли определенную ясность в эти исследования. [c.414]

Приведенные результаты свидетельствуют о характеристичности спектра поглощения, обусловленного дисперсией примесными атомами азота в алмазе. Следовательно, любые отклонения от наблюдаемых соотношений в пределах указанных значений ацз5 — можно рассматривать как проявление дополнительного поглощения, которое может быть связано с наличием поглощающего центра другой природы, или неэквивалентностью пространственного окружения одиночных замещающих атомов азота в кристаллической решетке алмаза. [c.418]

Ранее уже обращалось внимание на то, что спектры поглощения алмазов приближенно воспроизводят функцию распределения частот оптических колебаний алмаза. При этом было установлено, что поглощение в области частот 300—1300 см связано с наличием тех или иных примесей, хотя природа дефектов, ответственных за различные полосы, остается неясной. Ранее предполагалось, что за полосы 1100, 1215 и 1280 см-" ответственны ассоциации двух замещающих атомов азота, за полосы 1010, 1100, 1175 и 1330 см" — дислокационные петли, ориентированые параллельно плоскости (111), а за полосы 1365, 1430 см — пластинчатые сегрегации атомов азота в плоскости (100). В исследованных нами образцах имеется асимметричная полоса в области 1280— 1330 СМ , которая, по-видимому, образуется в результате наложения полос 1280 и 1330 см . Отсутствие сдвига у этих полос свидетельствует о том, что они не связаны с колебаниями, в которых участвуют атомы азота, а обусловлены какими-либо другими дефектами, например вакансиями атомов углерода (акцепторные дефекты), которые всегда присутствуют в азотсодержащих алмазах. [c.426]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология