Полимеры углерода (графит и алмаз)

Гомоцепные неорганические полимеры. Полимеры углерода и его аналогов. Согласно дефиниции, полимеры углерода без обрамляющих групп м. б. отнесены к Н. п. Хорошо известными природными полимерами углерода являются алмаз (упорядоченный пространственно-сетчатый полимер) и графит (упорядоченный плоско-сетчатый полимер). [c.183]

Из природных органических полимеров к карбоцепным относится натуральный каучук, а из неорганических — все модификации элементарного углерода (аморфный углерод, графит, алмаз). К синтетическим карбоцепным полимерам относятся все высокомолекулярные предельные, непредельные и ароматические углеводороды. [c.31]

Из природных органических полимеров к карбоцепным относится натуральный каучук, из неорганических—различные модификации элементарного углерода (графит, алмаз). [c.377]

Полимеры углерода (графит и алмаз) [c.407]

В настоящей главе рассматриваются неорганические высокомолекулярные соединения, основной каркас которых (цепь или сетка) не содержит углеродных атомов. Исключение составляют полимеры углерода — графит, алмаз, графитовая кислота и т. д., в состав главной цепи которых входят углеродные атомы. Каркас может быть построен или из одного повторяющегося элемента, или из нескольких элементов. В первом случае речь идет о гомоцепных полимерах, во втором — о гетероцепных. [c.400]

Наиболее известные представители полимеров углерода — графит и алмаз принадлежат к числу гомоцепных соединений и были уже рассмотрены нами ранее. Из гетероцепных соединений углерода остановимся на производных дициана, синильной кислоты и родственных соединений, которые образуют полимеры с небольшим коэффициентом полимеризации. [c.439]

Углерод в любой форме - твердое тело в отличие от своих газообразных соседей по периодической системе элементов. Это объясняется полимерным строением молекул углерода, поэтому и графит, и алмаз, состоящие из одинаковых, только углеродных атомов, относят к полимерам. Любой кристалл алмаза представляет собой, по существу, идеально построенный трехмерный полимер. В графите полимерная упорядоченность распространяется только по плоскости. Существуют и одномерные (линейные) полимеры углерода карбин и поликумулен. Кроме того, углерод известен как единственный элемент, способный образовывать объемные полиэдрические структуры не только путем химического синтеза (кубан, призмейн и Пентагон), но и путем самоорганизации фуллерены). В настоящее время понятие фуллерены применяется к широкому классу многоатомных молекул углерода С (п от 24 и более) и твердым телам на их основе. Однако еще несколько лет назад фуллереном (точнее бакминстерфуллереном) называли молекулу Сбо, атомы которой располагаются на поверхности сферы в вершинах 12 равносторонних пятиугольников и 20 равносторонних шестиугольников. Ее радиус составляет 0,357 нм. Уникальные свойства фуллеренов привлекают внимание ученых всего мира. [c.8]

В органических полимерных носителях в роли структурных групп выступают функциональные группы основной или боковых цепей полимера. У некоторых носителей, например, на основе углерода (графит, алмаз, сажа, активные угли), поверхностные функциональные группы образуются при окислении атомов остова кислородом воздуха. [c.15]

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]

Остов полимеров. В наиболее ясно выраженном виде остовы разных видов существуют в строении атомных соединений, что не удивительно, так как преобладающие в строении этих соединений ковалентные связи отличаются не только направленностью, но и прочностью. Так, в органических соединениях часто встречаются цепные, слоистые и каркасные остовы, построенные из атомов углерода, соединенных а-связями. Цепочечный остов можно обнаружить в твердом парафине, в полиэтилене (рис. 20) трехмерный— в активированном угле, в алмазе. Остовы всех этих трех видов часто имеют ароматические соединения. Подобным двухмерным, слоистым остовом обладает графит. [c.78]

Полимеры, состоящие из атомов углерода, с различной гибридизацией электронных орбиталей ( р, л-р и зр ) образуют аморфные формы углерода. Одна из таких аморфных форм — стеклоуглерод — новый конструкционный материал с рядом ценных свойств, которыми не обладают ни алмаз, ни графит, ни карбин. Температура плавления стеклоуглерода 3700 С, он обладает высокой механической прочностью и устойчивостью по отношению к агрессивным средам. При этом стеклоуглерод имеет малую плотность (до 1,5 г/см ). [c.272]

Полимеры серы, теллура и селена являются линейными, а полимеры бора, кремния, углерода, германия, фосфора и некоторых других элементов — пространственными. При высоких давлениях и температурах углерод дает трехмерный полимер (алмаз), а при более мягких условиях — плоскостной, паркетный полимер (графит) (рис. 74).. [c.346]

Неорганические высокомолекулярные соединения также щироко распространены в природе. Основу земной коры составляет высокомолекулярное соединение кремневый ангидрид (5102) п- Разновидности кремневого ангидрида — кварц, горный хрусталь и аметист. Рубин и сапфир — полимерные окислы алюминия (АЬОз) . К неорганическим полимерам относятся также силикаты сложного строения — слюда и асбест, модификации элементарного углерода — алмаз, графит. [c.11]

Многие элементы существуют в аллотропических формах, большинство из которых представляют собой различно построенные полимеры. Молекулы белого фосфора 4 полимеризуются в молекулы красного, фиолетового и черного фосфора, и все это полимеры с разной степенью упорядоченности. Углерод образует аллотропические модификации — графит и алмаз, это тоже различно построенные полимеры. [c.18]

В табл. 5 даны важнейшие свойства гомоцепных полимеров этих элементов [5], в нее включены как линейные, так и пространственные полимеры. Линейными полимерами являются полимерные сера, селен и теллур, а также карбин и многочисленные производные и гомологи полиэтилена пространственными — полимерные бор, углерод, кремний, германий, олово, фосфор и мышьяк. Пространственные полимеры таких элементов, как бор, углерод, кремний и германий, получаются в процессе их образования, причем в зависимости от условий выделения элемента образуется та или иная форма. Так, например, в случае углерода при применении высоких давлений и высоких температур образуется алмаз если же выделение углерода происходит в условиях, более мягких при низких давлениях, то получается уже графит или карбин. Алмаз имеет пространственную структуру (рис. 8), графит — плоскостную (рис. 9), а карбин—линейную (рис. 10). [c.30]

Атомы углерода могут быть связаны с атомами водорода или с другими группами. К карбоцепным полимерам относятся некоторые природные органические вещества (натуральный каучук), неорганические соединения на основе элементарного углерода (графит, алмаз) и все синтетические высокомолекулярные предельные, непредельные и ароматические углеводороды. Названия карбоцепных полимеров образуются от названия исходного мономера с добавлением приставки поли (много). Например полиэтилен — полимер, полученный из этилена СНа = СНз поливинилхлорид — полимер, полученный из винилхлорида СН2=СНС1. [c.14]

Для физики значительно интереснее, хотя и хуже изучены, частосетчатые полимеры, используемые обычно в качестве конструкционных материалов. Степень порядка в таких системах может колебаться от очень слабо развитого ближнего порядка до совершенного кристаллического порядка — например, в алмазе или графите, которые, в соответствии с изложенным выше, можно трактовать как гомоатомные трехмерные или двумерные полимеры углерода, тогда как кумулены и карбин, при некоторых оговорках, можно считать их линейными аналогами. [c.17]

Теория допускает существование, кроме пространственного (алмаз) и плоскостного (графит), также и линейного полимера, полученного путем каталитического окисления ацет илена в 1963 г. Линейный полимер углерода назвали карбином. Он состоит из ацетиленовых фрагментов (полинин), названных такжег -карбином [c.104]

Позднее она была обнаружена в природе. Это цепи (sp-гибриди-эация), между которыми осуществляется слабое взаимодействие. Таким образом, если алмаз является трехмерным полимером, состоящим из атомов углерода, а графит можно рассматривать как двумерную модификацию, то карбин является линейным полимером углерода, представляющим собой его одномерную модификацию. Это черный мелкокристаллический порошок, обладающий полупроводниковыми свойствами под действием света его электропроводность сильно возрастает. Карбин — наиболее стабильная форма углерода. Для процесса С (карбин) == С (графит) AGf = = 39,9 — 0,005327 (кДж/моль). Теплота сгорания карбина (—360 кДж/моль) меньше, чем у графита (—393 кДж/моль) — сказывается эффект сопряжения л-связе й. Расстояние между цепями у карбииа меньше (295 пм), чем между слоями графита. [c.356]

Элементарный углерод встречается в природе в виде двух простых веществ — алмаза и графита. Алмаз — бесцветные прозрачные кристаллы плотностью 3,51, представляют собой полимерное тело, превосходящее по твердости все другие вещества. Графит — че рная непрозрачная масса плотностью 2,25, жирная на ощупь. Древесный уголь наименее упорядоченный полимер углерода. Он хрупок и его плотность блиака к плотности графита — 1,8—-2,1. Другие полимерные формы углерода — сажа, кокс, каменный уголь—имеют структуру, аналогичную структуре графита, но без правильной трехмерной периодичности. Эти мелкокристаллические графитообразные полимеры обладают очеиь развитой поверхностью и в связи с этим проявляют замечательные сорб- [c.103]

Чтобы линейная цепь могла образоваться, химические группы, повторяющиеся в цепи, должны быть бифункциональными [1,2.] Так, алмаз представляет собой полимер углерода с трехмерной кристаллической решеткой графит — полимер с несколько иной, менее насыщенной слоистой структурой. Однако идеальный полиацетилен (полиен) или, в следующей стадии, полибутадиен мог бы быть линейной цепью промежуточной степени насыщения, где атомы водорода насыщали бы не все из тех двух валентностей углерода, которые не участвуют в ббразовании цепи. Реальный полибутадиен вообще не [c.10]

По-видимому, может существовать отличная и от графита, и от алмаза линейная форма элементарного углерода (карбин), слагающаяся из цепных полимеров типа (—С С—С = С—)п (т. н. полиинов) или ( = С = С = С = ) (т. н. кумуленов). Исходя из ацетилена был получен продукт, содержащий до 99,9% углерода и представляющий собой трехфазную систему, в которой кристаллы полиина и кумулена сочетаются с аморфным углеродом. Он черного цвета, имеет плотность около 2,0 г/сл , ни в чем не растворяется, обладает свойствами полупроводника л-типа и переходит в графит лишь выше 2000 С. Интересно, что теплота сгорания карбина — 85,2 ккал/г-атом — гораздо меньше, чем у других форм углерода (доп. 4). Причина этого не ясна. [c.506]

Длинные гомоатомные цепи (со степенью полимеризации и 100) образуют лишь углерод и элементы VI гр.-8, 8е и Те. Эти цепи состоят только из основных атомов и не содержат боковых групп, но электронные структуры углеродных цепей и цепей 8, 8е и Те различны. Линейные полимеры утлерояг-кумулены =С=С=С=С=. .. и карбин —С=С—С=С—... (см. Углерод) кроме того, углерод образует двухмерные и трехмерные ковалентные кристаллы-соотв. графит и алмаз. Сера, селен и теллур образуют атомные цепочки с простыми связями и очень высокими п. Их полимеризация имеет характер фазового перехода, причем температурная область стабильности полимера имеет размазанную иижнюю и хорошо выраженную верхнюю границы. Ниже и выше этих границ устойчивы соотв. циклич. октамеры и двухатомные молекулы. [c.214]

Таким образом, если алмаз является трехмерным полимером, состоящим из атомов углерода, а графит можно рассматривать как двухмерную модификацию, то карбин является линейньсм [c.5]

В настоящее время известны три формы углерода алмаз, графит и карбин. соответствующие трем возможным его валентным состояниям. -гибридизация характеризуется наличием у атомов углерода четырех простых о-связей, образующих пространственный полимерный скелет алмаза. Длина связи С—С составляет 154 нм. Плоские полимерные слои графита образованы атомами углерода, три валентные орбитали которого находятся в -гибридизации. Они образуют три а<вязи и одну тгч вязь. Полииновая, или кумуленовая форма углерода, образующего линейный полимер, характеризуется р-гибридизацией электронных облаков углеродных атомов и наличием у них двух а- и двух я-связей. Первые две формы углерода образуют идеальные кристаллы, характеризующиеся известными параметрами. [c.102]

Для алмаза характерно трехмерное расположение атомов углерода в пространстве, на равном расстоянии друг от друга, все атомы связаны ковалентными связями. Алмаз не поглощает свет и отличается больщой твердостью. Графит имеет плоскостное расположение атомов углерода, составляющих правильные шестиугольники, которые по общим граням образуют сетки, г апоми-нающие пчелиные соты (расстояние между атомами 1,42 А). Сетки расположены слоями одна над другой, причем их связь менее прочная (расстояние между ними 3,3 А), поэтому легко расщепляются. Карбин — линейный полимер, существующий в двух формах собственно карбин, представляющий собой цепочку чередующихся одинарных и тройных атомов углерода (С=С-С=С-), и поликумулен — также линейный полимер, но характеризующийся двойными связями атомов углерода в молекуле (С=С=С=С=С). Фуллерен известен только с 1990 г. Он представляет собой полые образования типа футбольного мяча или мяча для регби, соответстенно Сбо и С70. Структурные элементы фуллеренов подобны таковым графита, только плоская гексагональная сетка последнего свернута и сшита в замкнутую сферу или сфероид, при этом часть шестиугольников преобразуется в пятиугольники. В силу полого строения молекул фуллерен обладает небольшой плотностью (1,7 г/см ), что значительно ниже, чем у графита и тем более алмаза. Перспектива использования фуллеренов разнообразна — аккумуляторные батареи, полупроводники, сырье для получения алмазов, основа для запоминающей среды со сверхвысокой плотностью информации. [c.73]

Множество форм углерода, получаемых при К. органич. веществ и отличающихся по структуре от аллотро-пич. форм, предлагается называть переходными формами . Хорошо известны две аллотропич. формы углерода — алмаз и графит. Решается вопрос о возможном существовании третьей формы — карбина (см. Неорганические полимеры). Полагают, что карбонизованные вещества, в отличие от аллотропич. форм, состоят из атомов углерода разной валентной модификации. Структура этих веществ в большинстве случаев м. б. представлена в виде конденсированных ароматич. гексагональных углеродных слоев, соответствующим образом расположенных относительно друг друга и связанных между собой боковыми цепочками. При увеличении темп-ры растут размеры гексагональных слоев и происходит упаковка этих слоев параллельно друг к другу с образованием пакетов различной толщины. Однако порядок укладки этих слоев нарушен (подобная структура наз. турбостратной). Размеры гексагональных слоев растут до определенного предела за счет углерода в боковых цепочках, поэтому характер роста определяется природой углеродных связей в последних. Долю и размеры упорядоченных гексагональных слоев, количественный состав различных валентных модификаций атомов в углероде определяют методами рентгеноструктурного анализа. [c.476]

Модифицирование поверхности технического углерода, графита и алмаза прививка на ней функциональных групп определенного типа (СНз, С1, СООН или NH ) [99, 103, 241] позволило выяснить роль химии поверхности и структуры остова частиц углеродных наполнителей на термоокислительную стабильность полистирола и его сополимера с, дивинилбензолом, синтезированных в их присутствии. Обнаружено [103, 241], что с ростом энергии адсорбционного взаимодействия и степени прививки полимера, которые увеличиваются в ряду поверхностных функциональных групп H3< I< OOHтермоокислительная стабильность ПС. При наличии на г оверх-ности углеродных наполнителей функциональных групп одного типа термоокислительная стабильность наполненного ПС возрастает в ряду технический углерод < алмаз < графит, что обусловлено наличием в графите я-сопряженных структур, с которыми связаны поверхностные функциональные группы. Это приводит к их более высокой активности в процессах взаимодействия с инициаторами, мономером и образующимся полимером. [c.145]

Это открытие имеет принципиально важное значение, так как теперь кроме трехмерного полимера алмаза и слоистого полимера графита стала известна еще и линейная полимерная форма углерода. Макромолекулы карби-на содержат тройные связи, что объясняет высокую степень делокализации их электронов, черную окраску вещества, его полупроводниковые свойства и фотоэлектрическую чувствительность. При нагреве до 2300° карбин переходит в графит — наиболее устойчивую полимерную форму углерода. Цепное строение карбина подтверждается, в частности, исследованиями низкотемпературной теплоемкости. [c.107]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология