Углерод кристаллические модификации

Физические свойства. Аллотропные модификации углерода— алмаз и графит — резко,отличаются по физическим свойствам. Алмаз — прозрачные кристаллы, очень твердые. Твердость алмаза объясняется строением его кристаллической решетки (рис. 15). Все четыре элертрона каждого атома углерода в алмазе образуют прочные ковалентные связи с другими атомами углерода. Кристаллическая решетка алмаза имеет тетраэдрическое строение. Расстояние между всеми атомами уг/ерода одинаковое. Алмаз не проводит электрический то1 , так как в его кристаллической решетке отсутствуют свободные электроны. [c.410]

Основные характеристики некоторых, наиболее широко употребляемых полупроводниковых материалов приведены в табл. 34. Общим свойством всех указанных материалов является ковалентный или близкий к ковалентному характер связей, реализуемых в их кристаллах. Ширина запрещенной зоны зависит от энергии этих связей и структурных особенностей кристаллической решетки полупроводника. У полупроводников с узкой запрещенной зоной, таких, например, как серое олово, черный фосфор, теллур, заметный перенос электронов в зону проводимости возникает уже за счет лучистой энергии, в то время как для полупроводниковых модификаций бора и кремния требуется довольно мощный тепловой или электрический импульс, а для алмаза II — даже облучение потоками микрочастиц большой энергии или у-облучение. Лишь некоторые из полиморфных форм кристаллов обладают полупроводниковыми свойствами. Так, полупроводниковый эффект наблюдается лишь у одной из трех возможных полиморфных форм кристаллических фосфора и мышьяка и лишь у двух из четырех кристаллических модификаций углерода. [c.311]

Третья кристаллическая модификация углерода — карбин — об- [c.105]

Не следует путать полиморфизм с аллотропией — явлением существования элемента в виде различных простых веществ независимо от их фазового состояния. Например, кислород О2 и озон Оз — аллотропные формы кислорода, существующие в газообразном, жидком и кристаллическом состояниях. Графит и алмаз — аллотропные формы углерода и одновременно его кристаллические модификации. Понятия аллотропии> и полиморфизма совпадают для кристаллического состояния простого вещества. [c.12]

В сделанном на примере воды обзоре фазовых равновесий в однокомпонентных системах пока не рассматривались возможности возникновения различных кристаллических модификаций твердого тела. Это явление очень распространенное. Достаточно напомнить о графите и алмазе для углерода, о ромбической и моноклинической сере и др. В этом случае каждая модификация имеет на диаграмме состояния свою область существования, от- [c.114]

Твердое железо обладает способностью растворять в себе многие элементы. В частности, растворяется в железе и углерод. Его растворимость си.льно зависит от кристаллической модификации железа и от температуры. Углерод растворяется в 7-железе гораздо лучше, чем в других полиморфных модификациях железа. Раствор углерода в 7-железе термодинамически устойчив в более широком интервале температур, чем чистое 7-железо. Твердый раствор углерода в а-, /3-, 5-железе называется ферритом, твердый раствор углерода в 7-железе — аустенитом. [c.618]

Скорости полиморфных превращений могут быть самыми различными. При обычных условиях термодинамически устойчива кристаллическая модификация углерода — графит. Тем не менее переход алмаза в графит не наблюдается даже при сравнительно высоких температурах, что обусловлено высокой энергией активации перехода. [c.12]

Рис. 1.25. Кристаллическая структура (а) и проекция на плоскость (001) (б) гипотетической кристаллической модификации углерода (КМУ) С,(4,).

Одно и то же вещество иногда оказывается способным существовать в нескольких различных кристаллических формах, называемых модификациями. Само это явление называется полиморфизмом. Примером его могут служить алмаз и графит, являющиеся различными кристаллическими модификациями углерода, или кварц, тридимит и кристобаллит — различные кристаллические модификации кремнезема. [c.28]

В последние годы в химической литературе достаточно широко обсуждается вопрос о возможности существования кристаллических модификаций углерода, отличных от алмаза и графита. Интерес к этому направлению объясняется несколькими обстоятельствами. [c.42]

Базисные плоскости в кристалле графита уложены параллельно друг другу. Однако порядок их чередов ания может быть различным, что обусловливает наличие двух кристаллических модификаций графита — гексагональной и ромбоэдрической. Для первой из них характерно смещение слоев друг относительно друга на величину 0,1418 нм. При этом каждый третий слой по расположению атомов повторяет первый. Соседние слои смещены так, что под центром и над центром каждого гексагона находится атом углерода в прилегающем слое. [c.13]

Многие элементы существуют в различных кристаллических модификациях. Эти модификации могут значительно отличаться по плотности, и в таком случае каждой форме элемента соответствует свой молярный (атомный) объем. В качестве примера приведем данные об атомных объемах углерода и олова. [c.94]

Существуют и другие модификации углерода, структура которых пока неизвестна или же изучена недостаточно надежно. В 1979 году появилось сообщение о синтезе кубической модификации углерода, имеющей 16 атомов углерода в элементарной ячейке. Новая кристаллическая модификация углерода получена при конденсации потоков углеродной плазмы на охлаждаемых подложках вкраплениями монокристаллов до 300 нм в углеродной пленке. Ударным сжатием монокристалла фафита получена" метастабильная при атмосферном давлении модификация углерода. Она имеет кубическую решетку с периодом 0,554 нм, 24 атома в элементарной ячейке и промежуточную между алмазом и фафитом плотность (2,265 г/см ). В работе " сообщалось о получении при высоких давлениях металлического углерода. Позднее было показано, что и при нормальных условиях может существовать метастабильная форма углерода с металлическими свойствами . [c.9]

Наряду с упомянутыми выше, существует множество других способов регулярного заполнения трехмерного пространства атомами углерода. Некоторые из них описаны в книге Уэльса , который использовал для этой цели бесконечные графы с координатами. Построение сетей из тригональных атомов углерода описано в работе , в которой показано, что наряду с алмазом, фафитом и карбином, в которых в идеальном случае реализуются sp -, sp - и sp-гибридизации атомных орбиталей, возможно существование кристаллических модификаций углерода с промежуточным типом гибридизации, а также смешанных форм углерода, содержащих тетрагональные, уголковые и тригональные атомы. [c.45]

Чистый карборунд представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, отличающееся алмазным блеском. Технический карборунд окрашен в зеленоватый цвет, имеет характерный блеск и содержит до 98—99,5% 81С. Карборунд кристаллизуется в шестигранных табличках. Известны разнообразные структуры карборунда. Кристаллические решетки различных модификаций карборунда состоят из слоев, содержащих соединенные между собой тетраэдры [51С4 ] и [С5 4]. Такие тетраэдры состоят из атомов кремния, находящихся в центре тетраэдра, в углах которого помещаются атомы углерода, илк, наоборот, из атомов кремния, располагающихся в углах тетраэдров, центр которых образует атом углерода. Кристаллические модификации карбида кремния детально изучены Г. С. Ждановым и 3. В. Минервиной [5]. [c.43]

Нормальные парафины от С1, до С34 могут существовать в трех и, возможно, в четырех кристаллических модификан,иях. Вблизи температуры плавления гексагональные кристаллы обладают устойчивой формой, и, так как исследование при помощи ренгеновых лучей показало, что оси парафиновых цепей перпзндикулярны к плоскости, содержащей концы цепей, эта форма была названа вертикальной и была уподоблена плотно упакованным шестигранным карандашам [22]. При низкой температуре кристаллы обычно приобретают орторомбическую форму, а при кристаллизации из раствора при низкой температуре они могут приобретать форму, соответствующую моноклинической или триклинической системе. При этих условиях другие авторы не наблюдали моноклинических кристаллов [12]. При температурах на 2—15° нин е точки плавления нормальные парафины обнаруживают точки перехода от гексагональной системы к другим кристаллическим модификациям, что С( провождается выделением тепла в количестве около 20 кал/е [21]. Разность между температурами точек перехода и температурами плавления уменьшается по мере увеличения молекулярного веса, и можно считать, что нормальные парафины с 36 атомами углерода и более не будут иметь точек перехода. При температурах между точками перехода и плавления парафины прозрачны, во при дальнейшем охлаждении становятся непрозрачными. Товарные парафины, обычно [c.44]

Твердое железо обладает способностью растворять в себе многие элементы. В частности, растворяется в железе и уг [ерод. Его растворимость сильно зависит от кристаллической модификации >р елеза и от температуры. В а-железе углерод растворяется очень незначительно, в -у-железе — гораздо лучше. Раствор в ужелезе термодинамически устойчив в более Н1и-роком ипте])вале температур, чем чистое ужелгзо. Твердый раствор углерода в а-железе называется ферритом, твердый раствор углерода в у-железе — аустепитом. [c.674]

Теплотой образования называется тепловой эффект реакции образования данного соединения из простых веществ, отвечающих наиболее устойчивому состоянию рассматриваемого элемента при данной температуре . Например, теплота образования 1 моль СаСОз равна тепловому эффекту реакции образования карбоната кальция в данной его кристаллической модификации из металлического кальция, углерода (в виде графита) и газообразного кислорода [c.194]

Состояние воды изучено в широком интервале температур и давлений. При высоких давлениях установлено семь кристаллических модификаций льда. Наличие различных модификаций вещества — явление полиморфизма — приводит к усложнению диаграммы состояния. На рис. 112 приведена проекция объемной диаграммы состояния воды на плоскость Р —Т при невысоких давлениях (Р < 2,03 10 Па), которая отличается от диагргшмы состояния диоксида углерода наклоном линии плавления ЬО (см. рис. 111). Это объясняется тем, что плавление диоксида углерода сопровождается увеличением объема, а плавление льда — уменьшением объема. Согласно уравнению Клапейрона-Клаузи са (105.9) наклон линии плавления определяется знаком производной йТ/йР. Для воды с[Т1йР сО [c.333]

Точность расчетов по уравнению составляет 3% отн. В дальнейших экспериментах рассматриваемого этапа исследований изучались смеси индивидуальных алканов, Следует отметить, что подобные системы являлись предметом многих научных иссле дований. Так, например, в работе [155] показано, что н-парафины, незначительно отличающиеся числом атомов углерода в алифатической цепи, при смешении образуют непрерывный ряд твердых растворов. При этом увеличение концентрации второго компонента в смеси может приводить к исчезновению кристаллических модификаций, характерных для индивидуальных компонентов, и замене их только орторомби-ческой структурой, плавному переходу одного типа модификаций в другие и, наконец, появлению несовершенных модификаций. Вышеуказанные процессы характерны для смесей, образующих твердые растворы. [c.142]

Сдвиг атомов каждого последующего параллельного слоя происходит по осям X п Y таким образом, что атомы каждого третьего слоя находятся под атомами каждого первого. Таким образом, если первый слой решетки обозначить А, второй В, то распределение слоев в кристалле описывается как АВ АВ. ....Вектор переноса атомов углерода равен 0,1418 нм и соответствует трансляции решетки, обозначаемой знаками V - Весь кристалл графита описывается в виде уЛ у Д- Расстояние между совпадающими по расположению атомов слоями равно 0,6708 нм. В натуральном и искусственном графитах обнаруживается другая кристаллическая модификация — ромбоэдрическая (рис. 1-5, б) [1-2]. Параметры ее решетки а = 0,246 нм и с = 0,335 X 3 = 1,005 нм. В этой модификации, обозначаемой как AB AB . ... или S7 S/AAA, величина трансляции Л и V равна 0,4118 нм. Ромбоэдрическая модификация появляется в хорошо кристаллизованном натуральном графите, подвергнутом механическим воздействиям, например помолу. Его образование связано с относительно большими деформациями сдвига [1-3]. При таких деформациях в гексагональном графите могут наблюдаться фазовые вкрапления ромбоэдрического гра( )ита на протяжении примерно десяти последовательно располагающихся слоев. Его содержание в зависимости от ряда условий находится в пределах 5-22% (объем). В монокристаллах гексагонального графита методом микродифракции электронов обнаруживается около 5% ромбоэдрического графита. В кристаллах мозаичной структуры также можно предполагать присутствие его небольших количеств, неразрешаемых рентгеноструктурным анализом. Указанная модификация соответствует метастабильному состоянию и полностью исчезает при нагреве до 3000 С. [c.23]

Теплотой образования называется тепловой эффект реакции образования 1 моль соединения из простых веществ, отвечающих их определенному состоянию при данной температуре. Обозначается АЯ/,г . Например, при Т = 298,15 К теплота образования СаСОз в виде кристаллической модификации кальцита равна изменению энтальпии в реакции между металлическим кальцием, углеродом (графит) и кислородом [c.80]

Кремний обычно получают путем восстановления диоксида кремния 5102 магнием. Кремний представляет собой бурыЛ аморфный порошок ( аморфный кремний ). Известна также кристаллическая модификация кремния. Кристаллический кремний довольно инертное вещество, тогда как аморфный — значительно более реакционноспособеи. С фтором он реагирует при обычных условиях, а с кислородом, хлором и серой — при 400— 600°С. При очень высоких температурах кремний соединяется также с азотом и углеродом. [c.200]

Кристаллические модификации железа аир металлурги называют а- и р-феррит. Для обеих модификаций характерна объемно-центрированная элементарная ячейка, и с точки зрения кристаллографии они неразличимы. Однако электронная структура этих модификаций различна, поэтому, если а-феррит обладает магнитными свойствами, то для р-феррита они нехарактерны. Различны и химические свойства так, а-Ре в отличие от p-Fe не растворяет углерод. Атомы растворенного р-Ре углерода занимают середины ребер объемноцент-рированной элементарной ячейки. [c.116]

Гидроксиды. Гидроксиды лантаноидов состава Ме(ОН)д — слизистые аморфные осадки, которые при нагревании, теряя воду, раскаляются (теплота кристаллизации) с образованием кристаллических модификаций. Све-жеосажденные гидроксиды гигроскопичны и поглощают из воздуха двуокись углерода. Основной характер гидроксидов и степень диссоциации при увеличении ионных радиусов растут. Гидроксиды лантаноидов сходны с гидроксидами щелочноземельных элементов, но менее растворимы в воде. Наиболее сильным основанием среди них является гидроксид церия (III), наиболее слабым Ьи(ОН)з- Недавно было установлено, что оксиды иттербия и лютеция обладают слабо выраженными амфотерными свойствами (Иванов-Эмин). Гидроксиды их также амфотерны. Различием в растворимости гидроксидов пользуются при дробном разделении элементов лантаноидов. [c.281]

Оксид бора (III) В2О3 — очень устойчивый оксид, который не восстанавливается углеродом даже при температуре белого каления. При получении синтезом из бора и кислорода (при 700°С) он представляет собой бесцветную стекловидную массу. Это аморфная модификация В2О3. Более устойчива кристаллическая модификация, в которой полимерные слои образуют упорядоченную структуру [c.289]

Обе кристаллические модификации углерод—алмаз и графит могут переходить друг в друга. При нагревании графита без доступа воздуха до 2500° С при давлении около 5-10 Па его двумерная кристаллическая решетка перестраивается в трехмерную решетку алмаза. Известно, что алмаз в принципе можно получить из метана СН4, а графит —из бензола СвНв, если атомы водорода в молекулах заменить на атомы углерода. Напрашивается вопрос нельзя ли получить кристаллическую модификацию углерода с линейным расположением атомов Решить эту проблему удалось советским исследователям А. М. Сладкову, В. В. Коршаку, Ю. П. Кудрявцеву и В. И. Каса-точкину. Они исходили из ацетилена С2Н2. В основных чертах процесс превращения ацетилена в одномерную модификацию углерода заключается в следующем. Газообразный ацетилен пропускается через раствор соли меди. Атомы меди замещают водород в молекулах С2Н2. Образовавшиеся ацетилениды меди окисляются водным раствором [c.306]

Третья кристаллическая модификация углерода — карбин — образует гексагональную решетку из цепочек, образованных атомами углерода. Расстояние между атомами углерода в карбине очень мало (1,284 А). Карбин обладает также полупроводниковыми свойствами. Схема цепочки атомов углерода в карбине показана на рис. 67. [c.110]

В работах [42—46] принципы молекулярного днзайна исиоль-зованы для поиска новых типов структур углеводородных олиго-радикалов и кристаллических модификаций углерода. Молекулярному дизайну таутомерных систем посвящена монография [24]. [c.25]

Для решения всех этих проблем на начальной стадии последования полезными оказываются соображения, основанные на теории, графов, так как оч)стов в таких кристаллических или аморфных модификациях углерода описывается в терминах бесконечных графов, степени верпшн которых не превосходят 4. Конечно, в случае аморфных систем число неизоморфных графов, пригодных для описания структуры углерода, весьма велико, даже если пользоваться какими-то достаточно строгими критериями отбора. В случае кристаллических модификаций углерода (КМУ) ситуация несколько проще, так как в этом случае можно ограничиться, например, такими графами, которые наряду с высокой симметрией допускают геометрическую реализацию с валентными углами, равными 180° (вершина степени 2), 120° (для вершин степени 3) и 109°28 16" (для вершин степени 4). Опишем некоторые из таких решеток, в которых валентные углы в 120° сочетаются с трехмерной структурой [42, 43]. Образуем из атомов углерода цепочки с винтовыми осями симметрии га-го порядка, расположив атомы углерода на ребрах правильной га-гранной призмы (рис. 1.23). При п = 3 или 4 можно выбрать шаг спиральной цепочки таким, чтобы углы между связями в каждой из таких цепочек были равны 120°. Расположив такие призмы параллельно друг другу в пространстве и согласованно по высоте, можно получить при и = 3 и га = 4 кристаллические [c.43]

Согласно идеализированной модели, предложенной Берналом, структура графита представляет собой непрерывный ряд слоев, параллельных основной плоскости и состоящих из гексагонально связанных друг с другом атомов углерода. В природе встречаются две структурные формы графита, соответствующие двум кристаллическим модификациям, — гексагональная и ромбоэдрическая. Они различаются расположением слоев. Для гексагональной структуры характерно смещение слоев в плоскости так, что под центром и над центром каждого щестиугольника в прилегающих слоях находится атом углерода. При этом любой шестиугольник в каждом третьем слое лежит над шестиугольником в перйом слое. [c.7]

Графит (от греч. graplio — пишу) — минерал, кристаллическая модификация углерода. В отличие от алмаза обладает низкой твердостью. Природный Г. содержит 10—12 % примесей. Цвет серый с металлическим блеском. Неплавок, устойчив при нагревании в отсутствие воздуха, Г. применяется в атомных реакторах как замедлитель нейтронов, в металлургии, в электротехнике, для антифрикционных изделий и смазок, для изготовления электродов, карандашей и др. Искусственный Г. получают нагреванием угля (антрацита) до 2500 °С в электропечи бгз доступа воздуха. [c.43]

Возможно, что некоторые метастабильные формы углерода реа тзуются среди многообразия имеющихся кристаллических модификаций углерода с неустановленной структурой. Это свидетельствует в пользу вероятности существования в полимерном углероде различных структурных фрагментов. Кроме перечисленных выше сообщений о новых кристаллических модификациях углерода, существует множество работ, посвященных исследованию кристаллических модификаций углерода карбинового типа. [c.9]

Аналогично изменяются другие электрофизические свойства пленок оптическая плотность, ширина запрещенной зоны (0,5 эВ - в максимумах и 2 эВ в минимумах электропроводности). Совокупностью электронно-микроскопических и спектроскопических (оже, ИК, КР) исследований было установлено, что в аморфных углеродных пленках, полученных при Е=50 эВ и 125 эВ, преобладают элементы структуры с графитным ближним порядком.. А в пленках, полученных при Е=30 эВ, 90 эВ и 150 эВ (пленки с повышенными диэлектрическими свойствами), преобладают структурные элементы с ближним атомным порядком, организованным по типу различных метастабильных фаз при Е=150 эВ -карбиноподобные пленки, при Е=90 эВ - алмазоподобные, при Е=30 эВ образуется аморфная фаза на основе промежуточного типа гибридизации между зр и зр с ближним порядком, соответствующим фанецентрированной кубической решетке. Ранее такой фазы среди кристаллических модификаций углерода обнаружено не было. Итак, ионное облучение растущих углеродных пленок может стимулировать фазовые преврашения в них, и этот эффект является немонотонной функцией энергии ионов. [c.29]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология