Кристаллы, подобные графиту

Механизм ионной проводимости. Описанное явление можно объяснить следующим образом. Расплавленный хлорид натрия, подобно кристаллическому хлориду натрия, состоит из равного числа ионов натрия и ионов хлора. Эти ионы очень устойчивы, и они нелегко принимают электроны или теряют их. Если в кристалле ионы прочно удерживаются на своем месте соседними ионами, то в расплавленной соли эти ионы передвигаются довольно свободно. Гальванический элемент или аккумулятор заставляет электроны направляться к катоду и удаляться от анода. Электроны свободно передвигаются в металлическом или полуметаллическом проводнике, каким является графит, однако электроны не могут просто перейти [c.163]

При повышении давления равновесия смещаются в сторону образования веществ, обладающих меньшим объемом, т. е. в состояние с большей плотностью, что большей частью сопровождается увеличением их твердости. Повышение давления вызывает эффекты, в некоторых отношениях обратные тем, которые наблюдаются при повышении температуры. Так, при повышении температуры увеличивается объем, а при повышении давления он уменьшается при повышении температуры возрастает энтропия, а при повышении давления обычно она уменьшается. Часто наблюдается, что переход в форму устойчивую при более высоком давлении повышает металличность и степень симметрии кристалла. В области высоких давлений часто наблюдается переход веществ в такие кристаллические формы, которые не устойчивы или даже не существуют при обычных давлениях. Так, лед при высоком давлении, начиная примерно с 2000 атм, может существовать (в зависимости от сочетания температуры и давления) в нескольких различных кристаллических формах, не существующих при обычных давлениях. Все эти формы обладают большей плотностью, чем обычный лед. Например, плотность льда VI почти в полтора раза больше плотности обычного льда. Подобно этому желтый фосфор, обладающий в обычных условиях плотностью 1,82 г/сл1 , переходит- при высоких давлениях в черный фосфор с плотностью 2,70 г/сж серое олово (а = 8п, структура алмаза, плотность 5,75 з/с ), являющееся неметаллическим веществом, переходит в белое металлическое олово (Р=8п, тетрагональная структура, плотность 7,28 г/слг ) желтый мышьяк (плотность 2,0 г/см ) переходит в металлическую модификацию с плотностью 5,73 г/б .и . При высоких давлениях алмаз ( = 3,51 г/см ) становится более устойчивой формой, чем графит ( = 2,25 г/см ), хотя при обычных давлениях эти соотношения обратны. [c.241]

В случае графита некоторые магнитные свойства углерода поддаются более отчетливой интерпретации, чем такие электрические свойства, как удельное сопротивление и его температурный коэффициент. Это обстоятельство объясняется тем, что такая величина, как магнитная восприимчивость поликристаллического тела, является лишь суммой восприимчивостей всех электронных орбит, которые содержатся в его структуре. Разница между многоядерными ароматическими углеводородами, обособленными друг от друга в кристалле (подобно многоядерным сеткам, связанным вместе в углеро-дах) силами отталкивания, и более крупными плоскими многоядерными сетками в почти идеальном графите заключается только в том, что различным членам при суммировании магнитных свойств приписывается неодинаковая относительная роль и вместе с тем не требуется добавления многочисленных членов, учитывающих влияние границ. [c.87]

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]

При действии же на графит фтора и таких окислителей, как азотная кислота, нитраты, хлораты и т. п. при сравнительно невысоких температурах происходит окисление углерода посредством отнятия четвертого металлического электрона. Таким образом, слои графита, состоящие из плоских шестиугольников, остаются неразрушенными, а атомы фтора, кислорода и других окислительных элементов размещаются между плоскостями, несколько раздвигая их. В таких соединениях элементарная ячейка кристалла графита ведет себя подобно атомам металлов. Иногда получаются даже солеобразные соединения, в которых роль одновалентного катиона играет атом углерода. С некоторыми металлами струк- [c.192]

Черный фосфор имеет слоистую структуру подобно графитовой. В этом, так же как и в черном цвете, можно усматривать одно из указаний на сходство углерода и фосфора, стоящих на одной диагонали в Системе (алмаз и белый фосфор — оба бесцветны). Слои атомов фосфора в кристалле черной модификации связаны ослабленной связью друг с другом (как и в графите), но внутри слоя каждый атом фосфора прочно соединен с тремя другими атомами (рис. 153). [c.277]

В заключение мы хотели бы подчеркнуть общность природы особенностей исключенного объема для многих областей химии. Проблемы, связанные с укладкой без самопересечений разнообразных семейств графов на решетке, часто встречаются в статистической механике допустимые семейства просто определяются с помощью различных моделей, например моделей Изинга, моделей льда и моделей сегнетоэлектриков. (См. различные обзоры в [55] . ) Проблемы электронной структуры также могут обсуждаться в рамках подобных моделей, в особенности для протяженных молекул или кристаллов. Плодотворность применения теории графов наиболее успешно иллюстрируется тг-электронными моделями как моделью Хюккеля (см., например, [56]), так и моделями, подобными методу валентных связей (см., например, [57—61]). В меньшей степени осознано, что такой формализм применим к общим коррелированным описаниям локализованных центров (как в работах [62, 63]) и даже в неэмпирических расчетах. Между такими различными проблемами имеются общие аналогии [c.496]

Связь между атомными слоями в графите осуществляется легкоподвижными электронами, которые свободно перемещаются между атомными слоями. Такая связь называется металлической, так как от нее зависят характерные свойства металлов. Это придает графиту металлический характер величины его электропроводности и теплопроводности того же порядка, что и у большинства металлов. Подвижные электроны переносят в нем заряд и передают тепловые колебания от атома к атому. Металлический цвет и блеск графита, а также малая его прозрачность обусловлены взаимодействием световых лучей с подвижными электронами. Пластинчатые кристаллы графита начинают просвечиваться при толщине 2 мк. В проходящем свете они серого цвета, показатель преломления равен 2,00 0,07. Подобно металлам, графит растворяется только в расплавленных металлах и образует амфотерные окиси, способные давать соли с кислотами и основаниями. [c.40]

Согласно теории Эйнштейна, графики зависимости Су от Т совпадут. если разделить Т на некоторую величину 6, значения которой могут различаться для разных атомных кристаллов. Величина 0, называемая характеристической температурой вещества, обычно имеет порядок 100—400 К. Для веществ, теплоемкость которых достигает значения 6 кал/(К-моль) только при высоких температурах, значение 0 оказывается большим так, для алмаза оно равно 1860 К. Подобное поведение характерно для твердых тел с сильными межатомными связями (например, алмаз и графит). В частотном спектре таких твердых тел имеются высокие частоты, которые при комнатной температуре возбуждены не полностью. Для мягких и ковких металлов с низкой температурой плавления (например, медь и серебро) значение 0 меньше (соответственно 315 и 215 К). У таких твердых тел со слабыми межатомными связями решеточные колебания имеют низкие частоты, которые полностью возбуждены уже при температурах ниже комнатной. [c.29]

Дисульфид молибдена, структура которого подобна структуре графита, также характеризуется низким коэффициентом трения. Правда, при обработке в вакууме (г дисульфида молибдена не возрастает. Поскольку отдельные слои в кристалле дисульфида молибдена связаны слабее, чем в графите, механизм трения дисульфида может быть иным. Коэффициент трения молекулярно гладких поверхностей слюды в большой степени зависит от нагрузки при малых нагрузках и в присутствии воздуха ц падает почти до нормального уровня. [c.349]

Так как в алмазе нет слабых направлений, подобных имеющимся в графите, и так как все связи в нем очень прочны, кристаллы алмаза весьма тверды. [c.34]

Аналогично парафинам построены и жирные кислоты, В слое, толщина которого близка к длине углеродной цепи молекулы кислоты, карбоксилы всех молекул обращены в одну и ту же сторону, т. е. на одной стороне слоя лежат только карбоксильные группы, а на другой — метильные группы. Соседний слой имеет обратный порядок расположения молекул. В результате слои расположены так, что метильные группы одного слоя примыкают к метильным группам другого соответственно карбоксильные группы прилегают к карбоксильным группам. Таким образом, можно себе представить, что в кристалле имеются двойные слои, сомкнутые карбоксилами, причем вследствие образования водородных связей между этими группами оба слоя связаны тесно. Наоборот, вследствие насыщенности метилов связь слоев по плоскостям, ограниченным метиль-ными группами, является рыхлой, подобно связям отдельных плоскостей в кристалле графита. Этим объясняется скользкость кристаллов жирных кислот (и жиров), а следовательно, и то, почему сало и графит являются превосходными смазочными веществами. [c.645]

Характер потенциальной поверхности в любом кристалле зависит от ее ориентации по отношению к атомным плоскостям данного кристалла. Поэтому такое, например, свойство кристалла, как его электропроводность, может зависеть от направления тока по отношению к атомным плоскостям. Это напоминает описанные выше свойства графита, однако в большинстве металлов не обнаруживается таких заметных изменений электропроводности в зависимости от направления, как в графите, а в некоторых металлах вообще не существует подобного эффекта. [c.521]

В большинстве силикатов химические связи простираются во всех трех измерениях пространства, как в поваренной соли, но есть силикаты, в которых химические связи, как в графите, действуют лишь в двух измерениях пространства, а в третьем действуют силы ван-дер-Ваальса. Такие силикаты образуют пластинчатые кристаллы, легко расслаивающиеся, как графит, на сколь угодно тонкие пластинки. Наиболее известный из подобных минералов — это слюда, которая раньше в Западной Европе называлась московским стеклом , так как широко применялась нашими предками взамен оконного стекла. [c.589]

Следует особо коснуться вопроса о том, почему углерод часто бывает черным, вместо того чтобы иметь серебристый металлический отблеск, подобно большинству настоящих. металлов. Внешний вид графита в значительной мере зависит от степени совершенства его кристаллической решетки. Графит, осаждаемый при высоких температурах из газовой фазы (например, при нагревании углеродных нитей в метане), может иметь серебристый отлив. Естественный кристаллический графит блестит почти так же, как металлы, в то время как плотно связанный поликристаллический графит имеет черный цвет (см. фиг. 36). В этом состоянии поверхность твердого тела не обладает способностью отражать падающий на нее свет. Вероятно, присутствующие в твердом теле электроны, которые приходят в движение под действием электромагнитного поля падающей световой волны, имеют чрезвычайно благоприятные возможности для рассеяния передаваемой кристаллу энергии без заметного отражения ее. Это соображение позволяет сделать предположение о наличии корреляции между долей крупных дефектов графита и его отража- [c.133]

В отличие от алмаза, графит совершенно не пропускает свет. Он отражает его от своей поверхности, подобно металлам. Встречается графит чаще и в больших количествах, чем алмаз. Богатые залежи его в Советском Союзе находятся в Алтайских горах, Сибири и на Украине. Как и алмаз, графит широко применяют в технике. Графит, отдельно или смешанный с маслом, служит прекрасным смазочным материалом, так как чешуйки его скользят относительно друг друга. Порошком графита посыпают глиняные формы, служащие для отливки металлических частей. Из смеси глины и графита изготовляют огнеупорные тигли, карандаши. Мягкие карандаши содержат больше глины, твердые — меньще. Графит используют для изготовления электродов и тиглей. Графит по физическим свойствам сильно отличается от алмаза. Лишь в одном они сходны, а именно как алмаз, так и графит чрезвычайно тугоплавки и заметно не испаряются при температуре белого каления. При сжигании алмаза и графита в кислороде происходит образование двуокиси углерода. Это указывает на то, что они представляют собой аллотропические видоизменения одного и того же элемента углерода. Различия в свойствах графита и алмаза обусловлены строением их кристаллов. [c.343]

Температурно-временные режимы карбонизации. Температурно-временные режимы карбонизации имеют исключительно важное значение, так как во многом они определяют качество углеродного волокна. Как указывалось выше, при карбонизации протекают сложные химические и структурные превращения ПАН и образуется определенная структурная форма углерода. Графит по сравнению с другими переходными формами углерода термодинамически наиболее устойчив эта форма углерода соответствует минимальному значению свободной энергии или максимальному ее изменению (уменьшению) в процессе термического преобразования углерода. Однако такому переходу препятствует ряд моментов и прежде всего труднопреодолимые кинетические барьеры. Реальные углеродные волокна представляют собой неравновесные термодинамически неустойчивые системы, однако вследствие высоких кинетических барьеров эти системы необычайно стабильны и могут существовать неопределенно длительное время. В процессе получения углеродного волокна углерод из неравновесного состояния стремится перейти в равновесное состояние. Чем медленнее протекают процессы превращения углерода, тем более благоприятные условия создаются для образования совершенной его структуры (увеличение степени ароматизации, рост и ориентация кристаллов, снижение дефектности структуры и др.), определяющей свойства волокна. Это справедливо при условии, если не происходит окисления углерода следами кислорода, который может присутствовать при проведении реакции. Однако слишком медленные процессы невыгодны по экономическим соображениям из-за снижения производительности оборудования. В подобных случаях выбираются разумные временные режимы, обеспечивающие получение продукта высокого качества при сохранении определенного уровня производительности оборудования. [c.189]

Большое различие между графитом и алмазом становится понятным с точки зрения учения о кристаллических решетках. Решетка графита представляет собой плоские гексагональные слои, подобные кольцам бензола. Расстояние между атомами углерода в плоскости 1,34 А> а между этими атомными слоями 3,41 А- В двух направлениях атомы углерода связаны так же прочно, как в алмазе, а в третьем направлении силы сцепления значительно слабее. В результате один слой может скользить вдоль другого. Кристаллы графита слоистые, однако он не полностью раздробляется при механическом растирании. Плоскостная структура графита объясняет его смазочные свойства. Эти свойства зависят также от адсорбированных на графите газов, причем коэффициент сцепления слоев гораздо выше в вакууме. [c.673]

Химически графит довольно стоек. Однако в атмосфере кислорода ои сравнительно легко сгорает с образованием диоксида углерода. При этом, естественно, происходит полное разрушение ТИПИЧНОЙ графитовой структуры. При действии же на графит фтора и таких окислителей, как азотная кислота, нитраты, хлораты и т. п., при сравнительно невысоких температурах происходит окисление углерода отнятием четвертого металлического-- электрона. Таким образом, слои графита, состояшие [1з плоских шестиугольников, остаются неразрушенными, а атомы фтора, кнслорода и других окислительных элементов размещаются между плоскостями, несколько раздвигая их. В таких соединениях элементарная ячейка кристалла графита ведет себя подобно атомам металлов. Иногда получаются даже солеобразные соединения, в когорых роль одновалентного катиона играет атом углерода. С некоторь1ми [c.351]

Существуют вещества, в кристаллах которых значительную роль играют несколько видов взаимодействия между частицами. Так, в графите атомы углерода связаны друг с другом в одних направлениях ковалентными связями локализованного и делокализованного характера, а в других — межмолекулярной связью. Поэтому решетку графита можно рассматривать и как атомную, и как металлическую, и как молекулярную. Во многих неорганических соединениях, например, в ВеО, ZnS, u l, связь между частицами, находящимися в узлах решетки, является частично ионной и частично ковалентной решетки подобных соединений можно рассматривать как промежуточные между ионными и атомными. [c.161]

Интересным примером того, как, владея методикой создания высоких давлений, можно получить неизвестные до сих пор вещества, а потом, зная условия их образования, обнаружить их в природе, является синтез лонсдейлита (неправильное название его — гексагональный алмаз). Он был получен без катализатора при давлении порядка 13 ГПа и температуре немного выше 1000°С. Исходным веществом для его получения должен быть очень хорошо кристаллографически ориентированный графит, в котором плоскости слоев в макроскопическом кристалле имеют одно преимущественное направление, подобно листам бумаги в книге. Его следует помещать в камеру сжатия так, чтобы ось, перпендикулярная плоским слоям графита, была направлена точно по линии поступательного движения поршней пресса, посредством которого сжимается кусок графита. [c.142]

Графит — темно-серое, непрозрачное, со слабым металлическим блеском, мягкое, слабо проводящее электрический ток вещество. Он также тугоплавок, мало летуч и при обычной температуре химически инертен. Кристаллическая решетка графита, структура которой показана на рис. 45, существенно отличается от решетки алмаза. Кристаллы графита построены из параллельных друг другу плоскостей, в которых расположены атомы углерода по углам правильных шестиугольников. Расстояние между соседними атомами углерода (сторона каждого шестиугольника) 1,43 А, между соседними плоскостями 3,4 А. Каждая промежуточная плоскость несколько смещена по отношению к соседним плоскостям, как это видно на рисунке. Каждый атом углерода связан с тремя соседними в плоскостях атомами неполярными ковалентными связями. Четвертые валентные электроны каждого атома располагаются между плоскостями и ведут себя подобно электронам металла, чем и объясняется электропроводность графита в направлении плоскостей. Связь между атомами углерода, расположенными в соседних плоскостях, очень слабая (межмолекулярная, или ван-дер-ваальсова). В связи с этим кристаллы графита легко расслаиваются даже при малых нагрузках ка отдельные чешуйки. Этим [c.191]

Изотропия пиролизного кокса могла бы быть объяснена хаотичным расположением очень мелких скоплений углеродных атомов, в которых слои нерегулярны. С другой стороны, сведения о возможности присутствия в углеродных скоплениях полииновых и ку1<уленовых цепей (кристаллы карбина) наводят на мысль о попытке рассчитать, хотя бы приблизительно, диаграмму существования карбина, подобно тому как Лейпунский рассчитал параметры существования алмаза на границе его перехода в графит [ 14 3, поскольку почти непреодолимые трудности превращения в графит неграфитирующихся коксов заставляют искать причину этих трудностей. [c.90]

В работе [93] на основании стереоскопического изучения реплик с поверхности выделенных зерен было установлено, что поверхность зерен имеет грубый рельеф она представляется бугристой, покрытой округлыми выступами с размерами от одного до нескольких микрон. Далее было проведено химическое расщепление графита с целью разрушения зерен на отдельные кристаллы, хотя и деформированные известным образом. С этой целью графит был окислен в жидкой среде и превращен в сажеподобный продукт подобно тому, 1 ак было описано выше. Однако в этом случае окисление проводилось умеренно, чтобы не полностью нарушить связь гежду базисными плоскостями графита. При наблюдении в световой микроскоп продукт химического расщепления графита представлялся в виде клубка удлиненных червеобразных частиц с поперечником в несколько [c.228]

Данная работа посвящена изучению влияния дефектов решетки, образованных в результате облучения кристалла нейтронами в реакторе, на реакцию твердого вещества с газом. Изучалась реакция окисления облученного и необлучеиного графита в температурной области 250—450°. Для этого исследования выбран графит, так как известно [8, 9], что облучение его быстрыми нейтронами при интенсивности 1 10 нейтрон1см приводит к образованию - - 2,5% смещенных атомов и что значительная доля этих атомов сохраняется в веществе вплоть до высоких температур. Такие образцы были получены из реактора Брукхевенской национальной лаборатории. Известно также, что "г-излучение не оказывает какого-либо необратимого воздействия на свойства графита, что позволяет, таким образом, раздельно изучать влияние смещенных атомов и ионизирующего излучения на реакцию твердого вещества с газом. Далее,, как отметили Харст и Рай г [4], подобные данные могут иметь важное значение для технологии реакторов. [c.351]

Для фундаментальных исследований адсорбции нужны однородные адсорбенты с одним типом поверхности или пористости. Для подобных адсорбентов с однородной поверхностью энергия адсорбции и изотерма адсорбции — своеобразные физико-химические константы. Из таких адсорбентов можно назвать порошки кристаллов кубической сингонии, слоистые кристаллы (графит, нитрид бора), некоторые аморфные адсорбенты, подвергнутые термической обработке. Исключительно однородными микропористыми адсорбентами являются пористые кристаллы — цеолиты, обладающие регулярной микропористой структурой. Прежде чем приступить к рассмотрению некоторых феноменологических признаков проявления однородности поверхности и пористости, остановимся вкратце на эффективных практических методах получения адсорбентов с однородными поверхностью и мезопористостью. [c.42]

Свободный кремний получается в аморфном и кристаллическом состояниях. Аморфный кремний получается, подобно алюминию, при разложении натрием кремнефтористого натрия Ма - 51р -1-4На = бЫаР-1-5 . Обрабатывая полученную массу водою, извлекают фтористый натрий, а в остатке получается бурый порошкообразный кремний, который, для освобождения от могущего образоваться кремнезема, обрабатывают плавиковою кислотою. Порошок аморфного кремния не блестящ, при накаливании легко воспламеняется, но сгорает не вполне он плавится при очень сильном накаливании и напоминает уголь [465]. Кристаллический кремний получается, подобно аморфному, но только при замене натрия алюминием ЗЫа"31Р 4-4А1 = 6NaP -р 4А1Р 35 . Другая часть алюминия, оставаясь в металлическом состоянии, растворяет кремний и выделяет его при охлаждении в кристаллическом виде. Избыток алюминия после сплавления удаляется посредством соляной кислоты пред обработкою плавиковою кислотою.. Кремнезем 510 в жару электрической печи легко восстановляется карбидом кальция СаС , и тогда кремний получается в сплавленном состоянии. В жару доменных печей, где получается чугун, кремний восстановляется и входит в состав чугуна, потому что способен давать с железом сплавы, подобные чугуну. Наилучшие кристаллы кремния получаются при растворении его в расплавленном цинке. Смешивают 15 ч. кремнефтористого натрия, 20 ч. цинка и 4 ч. натрия, и эту смесь бросают в сильно накаленный тигель, а поверх смеси всыпают прокаленной поваренной соли когда масса расплавится, ее перемешивают, охлаждают, обрабатывают соляною кислотою и потом промывают азотною. Кремний, в особенности кристаллический, как графит и уголь, нисколько не действует на упомянутые кислоты. Он образует черные, сильно блестящие, правильные октаэдры, уд. веса 2,49, плохо проводящие электричество и неспособные загораться даже [c.135]

Выражение, подобное железо сернокислое закие-1юе (7, 5, ШгО) , означает, что данное вещество может образовать кристаллы с 7, 5 и 1 молекулой кристаллизационной воды. Приведённые в последующих графах данные о свойствах относятся к соединению, состав которого указан в графе формула . Например, указаны свойства только Ре804-7Н20. [c.26]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология