Термодинамические свойства алмаза

Стандартные энтальпии образования простых веществ принимают равными нулю, если их агрегатные состояния и модификации устойчивы при стандартных условиях. Так, например, нулю равны стандартные теплоты образования жидкого брома (а не газообразного) и графита (а не алмаза). Стандартная энтальпия образования соединения — мера его термодинамической устойчивости, прочности, количественное выражение энергетических свойств соединения. Эта термодинамическая функция характеризуется периодичностью и [c.101]

Для В (аморф.), С (алмаз), Mn(v) и Р (бел.) базисным состоянием служит та же форма при 298,15 К. Термодинамические свойства ее при этой температуре приведены в табл. 2. [c.336]

В Справочнике приведены термодинамические свойства двух аллотропных кристаллических модификаций элементарного углерода — графита и алмаза. При обычном давлении и температуре термодинамически равновесной модификацией углерода является графит, принимаемый за стандартное состояние углерода. Однако превращение алмаза в графит ( графитация ) начинает происходить с заметной скоростью только при температурах выше 1300° К. [c.437]

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛМАЗА [c.79]

Две лучше всего изученные формы углерода — алмаз и графит — различаются по физическим и химическим свойствам, так как расположение атомов и тип связей между ними в кристаллах различны (см. разд. 8.5). Алмаз имеет более высокую плотность (3,51 г-см по сравнению с 2,22 г-см- для графита), но графит термодинамически более устойчив на 2,9 кДж-моль" здд и давлении 1 атм. Из сравнения плотностей можно сделать вывод, что для превращения графита в алмаз необходимо создать давление. По термодинамическим свойствам аллотропных модификаций было рассчитано, что графит и алмаз будут находиться в равновесии при давлении 15 000 атм и 300 К. Но состояние равновесия в этих условиях достигается крайне медленно, поэтому алмаз устойчив при обычных условиях. [c.307]

Изменение энтальпии АН или внутренней энергии AU в химической реакции зависит от того, в каком состоянии находятся исходные вещества и продукты реакции. Так, например, теплота сгорания графита не равна теплоте сгорания алмаза, и теплота растворения газообразного НС1 различается для случаев образования 1 М и 0,1 М растворов. Чтобы облегчить табулирование термодинамических данных, приняты определенные стандартные состояния, для которых и приводятся значения термодинамических свойств. Стандартное состояние газа — это идеальный газ при 1 атм и данной температуре для твердого вещества — это характерное кристаллическое состояние при 1 атм и данной температуре, например графит для углерода и ромбическая сера для серы. Стандартное состояние растворенного вещества — это концентрация, при которой активность равна единице (разд. 4.10). Температуру стандартного состояния необходимо указывать особо. Термодинамические функции часто табулируются при 25° С, но следует помнить, что стандартное состояние не обязательно подразумевает эту температуру. [c.30]

Рассматривается влияние характера и энергии межатомного взаимодействия на структуру и физические свойства кристаллов. Изучаются факторы, определяющие термодинамические свойства и их температурные зависимости. Разбирается влияние некоторых параметров на форму частотного спектра на примере кристаллов со структурой алмаза. Рассматривается вопрос об определении упругих констант как производных энергии кристалла через функции распределения электронной плотности, представ-тенные различными аппроксимациями. [c.358]

Поликристаллы изготовляют не только прямым синтезом, но и спеканием под давлением мелких кристаллов алмаза в области его термодинамической устойчивости. Процесс спекания проводят в тех же установках, где и синтез, но в качестве реакционной щихты берут алмазный порошок. При соответствующих температуре и давлении реакционную массу выдерживают определенное время, чтобы отдельные кристаллы спеклись в единый агрегат. Кроме того, в последние годы начали развиваться методы получения композиционных материалов к алмазу в процессе синтеза (или спекания) добавляются различные вещества (титан, вольфрам, бор и т. д.), придающие алмазным композитам свойства, нужные для различных технологических целей. [c.144]

Стандартные энтальпии образования простых веществ принимают равными нулю, если их агрегатные состояния и модификации устойчивы при стандартных условиях. Так, например, нулю равны стандартные теплоты образования жидкого брома (а не газообразного) и графита (а не алмаза). Стандартная энтальпия образования соединения мера его термодинамической устойчивости, прочности, количественное выражение энергетических свойств соединения. Эта термодинамическая функция характеризуется периодичностью и может быть ориентировочно оценена для какого-либо соединения так же, как и любое другое свойство. На рис. IV. представлена взаимосвязь между стан- [c.93]

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]

Для качественной оценки условий, в которых происходил рост кристаллов, можно использовать результаты, полученные при изучении различных физических свойств синтезированных кристаллов. Весьма чувствительным индикатором изменения термодинамических условий синтеза является габитус кристаллов алмаза. При высоких температурах вблизи линии равновесия графит — алмаз в расплаве металла образуются кристаллы преимущественно октаэдрической формы. Понижение температуры синтеза сопровождается появлением кристаллов алмаза кубооктаэдрического габитуса. При самых низких температурах растут кристаллы преимущественно кубической формы. [c.421]

Существует ряд перспективных методов приготовления термостойких материалов. Это имплантация ионов, пламенный синтез, плавление в отсутствие гравитации, напыление на кристаллические поверхности с помощью молекулярных пучков (эпитаксия) и химическая конденсация из пара под действием тлеющего разряда (плазма). Относительно недавно был предложен необычный метод, базирующийся на использовании лазерной техники. Луч мощного импульсного лазера, сфокусированный на твердой поверхности, способен кратковременно (менее чем за 100 не) создавать исключительно высокие локальные температуры, вплоть до 10 ООО К. В месте фокусировки такого короткого высокотемпературного импульса происходят значительные химические и физические изменения, например модификация поверхности, образование поверхностных сплавов, а в условиях конденсации пара он может инициировать специфические химические реакции. Все упомянутые методы приводят к термодинамически нестабильным фазам с особыми замороженными свойствами. (Примером подобной фазы служит алмаз. Этот драгоценный камень ценится за игру света и исключительную твердость, но в нормальных условиях он термодинамически неустойчив относительно графита.) [c.91]

Физическая химия изучает химические системы, т. е. системы, в которых протекают химические реакции, в основном в двух аспектах термодинамическом и кинетическом. Первый, и до настоящего времени главный, аспект — термодинамический — позволяет на основе изучения энергетических свойств системы и ее энтропии определить равновесное состояние, т. е. возможный конечный результат химического взаимодействия. При этом очень часто полученное из термодинамического рассмотрения заключение об осуществимости процесса не означает, что данное взаимодействие, т. е. интересующая нас химическая реакция, в действительности осуществится в рассматриваемых условиях. Например, нас интересует превращение одной кристаллической модификации углерода — графита — в другую его модификацию — алмаз [c.7]

Вещества одного и того же химического состава, находящиеся в одном и том же твердом агрегатном состоянии, могут иметь совершенно различные свойства, например алмаз и графит — разные кристаллические формы углерода. Фазовое состояние их различно. Различие свойств вызывается разным строением, разной энергией образования из атомов и другими различными термодинамическими функциями. [c.17]

Элементное состояние. Известно более десяти аллотропных модификаций бора, в том числе и аморфная форма. Наиболее устойчива кристаллическая (З-ромбоэдрическая модификация, свойства которой приведены в табл. 17.2. Все другие модификации бора термодинамически менее устойчивы и переходят в Р-ромбоэдрическую при температурах выше 1500 °С. Кристаллические решетки всех модификаций бора состоят из структурных единиц, имеюш их форму правильного двадцатигранника (икосаэдра), образованного из двенадцати атомов бора (рис. 17.1). Атомы бора внутри одного икосаэдра и икосаэдры между собой связаны очень прочно, поэтому кристаллический бор имеет высокие температуры плавления и кипения, а также большую твердость. Тверже него из простых веш еств только алмаз. Бор — полупроводник. [c.312]

Предварительное изучение термодинамических свойств алмаза и графита показало, что при атмосферном давлении и при любых температурах графит является более устойчивой модификацией углерода, чем алмаз, который таким образом в обычных условиях представляет собой метастабильную форму углерода. Превращение алмаза в устойчивый графит не происходит из-за бесконечно малой скорости такого процесса (заторможенные реакции). При повышении температуры скорость перехода алмаза в графит увеличивается при 1500 °С в среде нейтрального газа или вакууме (в присутствии следов кислорода, который является катализатором процесса) начинается графитизация алмаза — темнеют ребра и углы кристалла. При 1900 °С переход алмаза в графит происходит почти мгновенно. Оказалось, что превращение алмаза в графит является экзотермической реакцией, правда, с небольшим тепловым эффектом. Энтальпия превращения АЯалмаз графит составляет 1381 Дж/моль. [c.125]

Изучение термодинамических свойств алмаза и графита показало, что при атмосферном давлении и при любых температурах графит является более устойчивой модификацией, чем алмаз, который, таким образом, в обычных условиях представляет собой неустойчивую форму углерода. Переход алмаза в устойчивый графит не происходит из-за ничтожной скорости такого процесса. При повышении температуры скорость перехода алмаза в графит увеличивается при 1500° в среде нейтрального газа (в присутствии кислорода алмаз сгорает с образованием СОг при 870°) начинается графитиза-ция алмаза — темнеют ребра и углы кристалла при 1850° переход алмаза в графит происходит почти мгновенно. [c.376]

Проведено комплексное исследование физико-химических свойств нанодисперсных алмазов динамического синтеза, полученных по различным технологиям. Исследованы процессы спекания нанодисперсных алмазных порошков в области термодинамической стабильности алмаза как в чистом виде, так и в смеси с алмазами статического синтеза. Спекание нанокристаллических порошков проводили в камере высокого давления типа тороид с диаметром отверстия 8 мм используя гидравлический пресс модели ДО-137 для создания высоких давлений. Исследованы фазовый состав, примеси, электронное состояние атомов углерода, плотность. [c.29]

Две хорошо известные формы углерода в свободном виде — алмаз и графит — различаются по своим физическим и хилшческим свойствам вследствие различия в пространственном расположении ато>юв и характере их связи. Алмаз имеет большую плотность, чем графит (алмаз 3,51 г/сл графит 2,22 г/сж ) графит при 300° К и давлении 1 ат является на 0,69 л7шл/и<оль энергетически более устойчивым. Из сравнения плотностей следует, что для того, чтобы перевести графит в алмаз, необходимо повысить давление. Из известных термодинамических свойств двух аллотропных видоизменений можно рассчитать, что эти модификации б.удут находиться в равновесии при 300° К и давлении 15 ОООат. Естественно, что при этой температуре равновесие достигается чрезвычайно медленно и отсюда понятно, почему структура алмаза продолжает существовать при обычных условиях. [c.123]

Гидрофильными являются все тела, в к-рых интенсивность молекулярных (атомных, ионных) взаимодействий достаточно велика (корунд, карборунд, алмаз и др.). Особенно резко выраженной гидрофильностью обладают минералы с ионными кристаллич. решетками (окислы и их гидраты, карбонаты, силикаты, сульфаты, фосфаты, галогениды, глины, а также стекла). Металлы, полупроводники, а также срганич. вещества, особенно с преобладанием углеводородных групп в молекуле, гидрофобны (парафин, нафталин, далее жиры, воски, битумы идр.). При переходе от щелочных и щелочноземельных катионов к легко поляризующимся катионам (тяжелых металлов и др.), а также в лиотропных рядах ионов с уменьшением их радиуса гидрофильность возрастает. Понятие гидрофильности применимо не только к телам (фазам), у к-рых оно является свойством поверхности, но и к отдельным молекулам, их группам, атомам и ионам. Все полярные группы, входящие в состав поверхностно-активных веществ, обладающие дипольным моментом (—ОН —СООН, —NH2 и др.), являются 1 идрофиль-ными. Именно они увеличивают растворимость в воде, тогда как химически связанные с ними углеводородные радикалы понижают ее. Результатом такого гидрофобно-гидрофильного баланса и является итоговая растворимость вещества в воде. Гидрофильные (в общем случае — лиофильные) тела самопроизвольно образуют коллоиднуле р-ры в воде или в другой жидкости — КО.ИЛОИДЫ, являющиеся предельно высоко-дисперсными термодинамически устойчивыми двухфазными снстема.ми. [c.469]

Свойства. Основные и хорошо изученные кристаллич. модификации У,- алмаз и фафит. При нормальных условиях термодинамически устойчив только фафит, а алмаз и др. формы метастабильны. При атм. давлении и т-ре выше 1200 К алмаз начинает переходить в фафи-г, выше 2100 К превращение совершается за сек5чады ДЯ перехода -1,898 кДж/моль. При нормальном давлении У. сублимируется при 3780 К. Жидкий У. существует только при определенном внеш. давлении. Тройные точки фафит - жидкость -пар Т=4130 К, р=12 МПа фафит - жидкость - алмаз 7=4100, р=12,5 ГПа. Прямой переход графита в алмаз происходит при 3000 К и давлении 11-12 ГПа. [c.25]

Физические свойства. У. известен в виде двух кристаллич. модификаций — алмаза и графита. Термодинамически стабильным при обычных условиях является графит. Область устойчивости алмаза находится при высокпх давлениях, однако благодаря кинетич. затрудненности перехода в графит он также существует при обычных условиях. Расчетным путем получено следующее ур-ние для кривой равновесия алмаз графит 7(атм) = 7000 - - 27 Г (при Т> >1200° К). Тройная точка равновесия алмаз гра-фит гжидкий У. на диаграмме состояния У. находится ок. 3800+200° и 125 кбар. Для твердого У. характерно также состояние с неупорядоченной структурой, называемое часто аморфным У. кокс, сажа, уголь древесный, активный уголь и др. Все формы У. нерастворимы в обычных неорганич. и органич. растворителях и растворяются в расплавленных металлах железе, кобальте, никеле, платиновых металлах и др., из к-рых при охлаждении У. кристаллизуется в виде графита или карбидов металлов. Нек-рые физич. свойства кристаллов алмаза и графита приведены в таблице. [c.153]

Какие из перечисленных свойств оксида алюминия обусловливают трудности получения из него металлического алюминия наличие трех (а-, р-, у) полиморфных модификаций, тугоплавкость (7 пл=2050° С, 7 кип = = 2250°С), высокая твердость (по шкале Мооса для AI2O3—9, для алмаза — 10), малая растворимость в воде (а-А120з труднорастворим даже в кислотах), термодинамическая устойчивость (AG29 8 обр =—380 ккал/моль) [c.180]

Возрастание степени металлизации, связанное с увеличением координационного числа, часто показывают на примере элемен тарного олова. Серое олово, которое термодинамически устои чиво при температуре ниже 13,2°, имеет структуру алмаза и об ладает полупроводниковыми свойствами. Мел-сатомное расстоя ние составляет 2,80 А, т. е. точно равно удвоенном , ковалент ному радиусу, найденному из расстояния Sn — С в тетраметн.1 [c.259]

Полиморфные нревращения всегда происходят при данной температуре и совершенно определенном давлении. Так, например, при 200° и давлении в 12 ООО атм желтый фосфор, являющийся диэлектриком, переходит в новую аллотропическую модификацию — черный фосфор, со свойствами полупроводника. Это превращение является при комнатной температуре необратимым. Весьма большой практический интерес может иметь полиморфное превращение графита в алмаз. Это термодинамически предсказываемое явление, связанное только с изменением расположения атомов в кристаллической решетке углерода, до сих пор, однако, не осуществлено, хотя и было нроделано весьма большое количество соответственных экспериментов при очень высоких давлениях и температурах. Возможно, что неудача попыток вызвать это полиморфное превращение объясняется тем, что необходимые для него значения давления и температуры лежат в некоторых чрезвычайно узких пределах, и для того, чтобы попасть в эти пределы, потребуется очень большое число экспериментов с широким варьированием переменных величин. [c.225]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология