Азот, атом в алмазе

Как и у углерода, у бора и азота орбитали могут находиться в состоянии хр - и хр- -гибридизации. В нитриде бора ВЫ на каждый атом приходится по четыре электрона. При хр -гибридизации орбиталей атомов В и N нитрид бора имеет структуру типа алмаза, при р -гибридизации орбиталей — структуру типа графита (см. рис. 97). [c.202]

В другой модификации нитрида бора (боразон или эльбор) атомы бора и азота находятся в состоянии 5р= -гибридизации. Эта модификация имеет кристаллическую решетку алмаза (см. рис. 201). Она образуется из гексагональной при температуре 1800°С и давлении порядка 60 ООО— 80 ООО ат. Превращение гексагонального нитрида бора в боразон аналогично превращению графита в алмаз. [c.513]

Часто встречаются твердые растворы, в которых замещается сразу несколько различных ионов. Замещающий атом более высокой валентности в кристаллах с ковалентной связью (например, атом азота в кристалле алмаза) сохраняет одну ненасыщенную связь. В результате этого в кристалл может внедриться атом какого-либо другого вещества, который будет компенсировать эту валентность. Следовательно, один тип дефектов может повлечь за собой появление других. [c.171]

Такие тетраэдры могут образоваться не только из одинаковых атомов. Так, у нитрида бора ВМ одна из модификаций (боразон) имеет структуру типа алмаза, но в узлах кристаллической решетки чередуются атомы бора и азота. Тетраэдрическое окружение атомов бора и азота подразумевает образование одной из четырех связей по донорно-акцепторному механизму атом бора предоставляет свободную орбиталь, атом азота — неподеленную пару электронов. [c.131]

Своеобразие углерода заключается в том, что его атом способен давать устойчивые ковалентные связи еще с четырьмя другими атомами углерода и вследствие этого могут возникать длинные цепочки углерод-углеродных связей. Кислород и азот также способны образовывать вещества, в которых они связаны в це-Н—О—О—Н, Н К—КН2 или Н—К=К=К, однако эти вещества не слишком устойчивы, а случаи возникновения длинных цепочек связей этих элементов неизвестны. Вместе с тем как в природных, так и в синтетических соединениях углерода встречаются цепочки углерод-углеродных связей практически неограниченной длины и самых разнообразных конфигураций. Ранее уже указывалось, что в алмазе и графите атомы углерода образуют друг с другом ковалентные связи. Связь аналогичного типа возникает в соединениях углерода, где его атомы связаны друг с другом, образуя цепи и циклические структуры. Например, в соединениях, содержащих пять атомов [c.453]

В этой главе мы рассмотрим только некоторые простые соединения углерода, так как изучение широкого класса его соединений составляет предмет органической химии. Углерод — уникальный элемент с точки зрения числа и многообразия его соединений, в основе структуры которых лежит скелет из одинаковых атомов С, непосредственно связанных между собой. Существуют также соединения, содержащие в скелете связи С—N. С—О и С—N—О, в том числе циклические системы. Некоторые из них мы рассмотрим позже. Известны два больших класса органических соедииений алифатические соединения, образованные тетраэдрическими атомами углерода, и ароматические соединения, содержащие гексагональные кольца Сб, в которых отдельные атомы углерода могут быть заменены атомами азота и т. п. Этим двум типам углеродного скелета в островных молекулах соответствуют две полиморфные модификации кристаллического углерода алмаз, в котором каждый атом С связан тетраэдрическими хр -связями с четырьмя соседними атомами, и графит, где каждый атом участвует в трех лежащих в одной плоскости хр -связях, вследствие чего атомы образуют слои. [c.5]

Самым простым азотным примесным дефектом в алмазах является изолированный замещающий атом азота. Спектр ЭПР природных алмазов с оболочкой , обусловленный неспаренным электроном примесного атома азота в замещающем положении, был описан еще в 1955 г. [c.415]

Свойства углерода. Углерод при обычной температуре не растворяется ни в каких растворителях и почти не вступает в реакции соединения с другими веществами. Это объясняется прочностью связи атомов углерода в кристаллах графита, алмаза и угля. Но при высокой температуре и под действием электрического разряда, когда расшатывается связь между отдельными ато лами, углерод является элементом весьма энергичным и вступает в соединение с кислородом, водородом, серой, азотом и другими элементами. В раскаленном состоянии уголь способен отнимать кислород от других веществ он является при этих условиях энергичным восстановителем. [c.195]

Нитриды бора и алюминия относятся к соединениям Бор и алюминий находятся в III а подгруппе, а азот — в V а подгруппе периодической системы элементов. Элементы этих подгрупп образуют соединения при соотношении атомов компонентов 1 1. Важнейшим фактором, определяющим свойства этих соединений, является образование стабильных электронных / -конфигураций элементов при их взаимодействии. При этом число валентных электронов на атом становится равным четырем, как у элементов IV группы (С, Si, Ge, Sn), образующих тетраэдрические структуры типа алмаза. [c.84]

Нитрид алюминия имеет решетку типа вюртцита, в которой каждый атом алюминия окружен четырьмя атомами азота. При образовании нитрида алюминия в алюминии происходит одноэлектронный переход 3s Зр, в результате чего электронная конфигурация валентных электронов s p переходит в sp в азоте происходит переход 2s 2р и один 2р-электрон передается алюминию. Таким образом, после перехода р-электрона от азота sp -конфигурация в алюминии переходит в sp -конфигурацию и азот также приобретает sp -конфигурацию. Ионы с 5р -конфигурацией образуют тетраэдры подобно решетке алмаза. При образовании связей в процессе химической реакции выделяется энергия, компенсирующая затраты энергии на возбуждение атомов. [c.85]

Нитрид. В очень твердом, близком по кристаллической структуре к алмазу, нитриде алюминия A1N каждый атом алюминия окружен тетраэдром из атомов азота. В обычных условиях A1N устойчив к действию почти всех кислот и щелочей. Кислородом воздуха он окисляется только при температурах около 1000 °С. Используя твердость и химическую инертность A1N, из него изготавливают тигли, износостойкие и коррозионно-стойкие покрытия. [c.323]

Другая модификация нитрида бора имеет кубическую алмазоподобную структуру . В ней атомы азота и бора находятся в хр -гибридном состоянии. При к. ч. 4 три связи образованы по обменному механизму, а одна — по донорно-акцепторному. Причем атом бора является акцептором, а атом азота — донором. Алмазоподобная форма нитрида бора называется боразоном или эльбором. В условиях высокой температуры и давления эльбор можно получить из белого графита, подоб1 о тому как алмаз получается из черного графита. Другой способ получения боразоиа — азотирование фосфида бора [c.144]

Замещающий атом высшей валентности в кристаллах с ковалентной связью, например, атом азота в кристалле алмаза, сохраняет одну ненасыщенную валентность. В результате этого в кристалл моясет внедриться (в структурах кристаллов с ковалентной связью обычно имеется много крупных пустот) атом какого-либо [c.259]

Атомные кристаллы сравнительно немногочисленны обычно ими являются соединения некоторых металлов с неметаллами, причем и те и другие принадлежат к средним группам периодической системы. Другим примером может служить карборунд З С он имеет структуру алмаза, но в нем каждый атом углерода окружен тетраэдрически четырьмя атомами кремния, и обратно. Такую же структуру имеет открытая недавно форма нитрида бора ВН — боразан эта структура называется структурой сульфида цинка 2п5. ВМ изоэлектронен с алмазом (см. стр. 115), но образование четырех ковалентных связей, очевидно, приводит к появлению на каждом атоме бора формального отрицательного заряда, а на каждом атоме азота — формального положительного заряда. В 2п5 это разделение зарядов проходит еще дальше, хотя 2пЗ отнюдь не является ионным кристаллом (см. обсуждение на стр. 248). В разных формах кремнекислоты также имеется тетраэдрическое расположение атомов кремния [c.242]

Большинство технпческнх синтетических алмазов характеризуется значительной концентрацией парамагнитного азота, равной в среднем (3—8) 101 см [237]. Они имеют характерную окраску от лимонио-жел-той до зеленоватой, некоторые кристаллы окрашены в коричневатый цвет, обусловленный наличием D-центров (атом азота и атом бора в соседних замсща 0щ[1х положениях). Часть технических кристаллов содержит много включений и внутренних дефектов такие кристаллы непрозрачные, темные, почти черного цвета. Из многообразия гехнических синтетических алмазов можно отобрать качественные однородные кристаллы октаэдрического и кубооктаэдрического габитуса, прозрачные, желтого цвета, хорошей огранки, без видимых дефектов. Такие кристаллы могут иметь точечные включения, расположенные нитевидно по направлению <110) от центра роста. [c.105]

Алмазоподобные соединения. Адамантан, или трицикло[3,3,1,1 ] декан, молекулярная структура которого показана на рис. 37, представляет простейший насыщенный полициклический углеводород (СюН ) с атомами углерода, расположенными в виде сетки, напоминающей так называемую характерную ячейку решетки алмаза. Более того, адамантан является прототипом большого семейства алмазоподобных соединений со сходной молекулярной структурой, получающихся при замещении некоторых атомов углерода, образующих пространственную сетку, другими подходящими атомами. Кремний, азот и фосфор могут замещать третичный или мостиковый атом углерода, а кислород и сера могут играть роль одной или более метиленовых групп адамантана. Теплоемкость адамантана в области от 5° до 350° К определили Чанг и Уэструм [ПО] результаты их исследования представлены на рис. 38. При 208,62° К наблюдался резкий переход с кажущейся теплоемкостью больше 4000 кал -град -моль , а энтропия перехода равна 3,87 кал-град- -моль . Из-за значительного предпереходного увеличения теплоемкости изотермическая энтропия перехода при полном превращении в пластическую кристаллическую фазу, по-видимому, минимальна. Новацкий [480] сообщил, что адамантан образует плотно упакованную гранецентрированную кубическую решетку пространственной группы Та —Р 43т с а = 9,43 А. В недавней неопубликованной работе Нордмана [478] показано, что предположение о произвольной ориентации молекул лучше согласуется с новыми данными рентгеноструктурного исследования монокристалла, чем структура, предложенная Новацким, которая, однако, почти так же хорошо согласуется с этими данными. Проведенное Мак-Коллом и Дугласом исследование спектра протонного магнитного резонанса [391] показало резкое уменьшение теплоемкости в другой точке, при 143° К, которое интерпретируется как вращательный переход с энергией активации около 5 ккал-моль . [c.88]

Должно ясно между собою отличать два близких названия уголь и углерод. Уголь известен каждому, хотя получить его в химически чистом состоянии не легко. Чистый уголь есть тело простое, неразлагаемое, не плавящееся, горючее, получающееся чрез накаливание органических веществ и имеющее всем известный вид черной массы, без всякого кристалг лического сложения, ни в чем не растворимое — словом, уголь есть вещество, обладающее совокупностью физических и химических признаков. Это тело прямо соединяется с кислородом, когда горит в органических же ществах находится в соединении с водородом, кислородом, азотом и серою. Но в них, во всех этих соединениях, нет уже самого по себе угля, как в парах воды нет льда. То, что в них содержится, и называют углеродом. Углерод, значит, есть элемент, общий углю, веществам, которые из него могут быть получаемы, и тем веществам, из которых его можно получить. Углерод может принять форму угля, но является и в форме алмаза и графита. Правда, что для других простых тел мы не имели такого разграничения в номенклатуре. Мы называли кислородом и свободный обыкновенный, газообразный кислород, и кислород в форме озона, и кислород, находящийся в воде, в азотной кислоте, в углекислом газе. Но тогда возможно смешение. Углерод можно представить себе как атом угольной материи, а уголь ка1 собрание таких атомов в одно целое, в частицу, а частиц — в массу тела. Вес атома углерода должно принять за 12, потому что это есть наименьшее количество углерода, входящее в частицы его соединений, а вес частицы угля, вероятно, очень велик. Мы не знаем частичного веса угля, потому что уголь вступает только в немногие прямые реакции, и то при высокой температуре (тогда вес его частицы, вероятно, меняется, как при переходе озона в кислород), в пар не переходит и ни в чем прямо не растворяется. [c.248]

Энтропия плавления веществ не является такой постоянной величиной, как энтропия испарения. Однако, согласно правилу Кромптона — Ричардса (1895—1897 гг.), энтропия плавления для больщинства металлов почти постоянна. Эта величина приблизительно равна 2,2 иал1г-атом град и относится только к истинным металлам, характеризующимся кристаллическими решетками гранецентрированной и объемноцентрированной кубической и плотноупакованной гексагональной. Для других типов решеток (например, типа алмаза) или веществ с низкой температурой плавления (например, для азота и аргона) энтропия плавления имеет большие значения. [c.160]

По третьему методу получения полимеров В — N была предпринята попытка соединить циклы боразола без изменения их с образованием линейных молекул с соответствующими гибкими связями между циклами, чтобы обеспечить нужные свойства. Гексагональная форма нитрида бора является примером циклической системы В — К, в которой поперечные связи так прочны, что материал не обладает гибкостью, эластичностью и способностью к обработке, т. е. свойствами, которые характерны для полимера . Интересно отметить, что структура гексагонального нитрида бора существенно отличается от структуры графита. Локализация электронов атомов азота в гексагональном нитриде бора приводит к другому способу упаковки слоев атомы бора одного слоя находятся над атомами азота другого слоя. В связи с этим нитрид бора этой формы является плохим проводником электричества, хотя и обладает другими полезными свойствами. Одним из этих свойств является переход его в кубическую форму при 1800° и 85 ООО ат. Алмазоподобный нитрид бора, полученный таким способом, превосходит по механической прочности алмаз, окисляется на воздухе только с поверхности при температуре до 2000° и является хорошим диэлектриком [103]. Свойства гексагонального нитрида бора свидетельствуют о том, что главная проблема-соединения боразольных колец между собою заключается в том, чтобы препятствовать образованию поперечных связей. Некоторые экспериментальные решения этой проблемы приводятся ниже. [c.131]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология