Структура алмаза графита

Углерод образует три аллотропические модификации алмаз, графит и карбин. Эти твердые простые вещества имеют различную структуру. [c.94]

Алмаз — изолятор, ширина его запрещенной зоны 5,6 эВ его удельное сопротивление при 25° С равно 5 10 Ом м. Алмаз плавится при 3800° С под давлением 1,0—2,0 ГПа. При температурах выше 1000° С алмаз переходит в графит теплота превращения 1,88 кДж/моль. Структуры алмаза и графита широко известны и мы их описывать не будем. При 3700° С графит возгоняется. Он плавится под давлением 10,3 ГПа около 3700° С. Вдоль оси а (перпендикулярной слоям графита, образованным правильными шестиугольниками нз атомов углерода) графит слабо проводит ток, его электропровод- [c.201]

При обычной температуре элементарный углерод весьма инертен. При высоких же температурах он непосредственно взаимодействует с многими металлами и неметаллами. Углерод проявляет восстановительные свойства, что широко используется в металлургии. Окислительные свойства углерода выражены слабо. Вследствие различия в структуре алмаз, графит и карбин по-разному ведут себя в химических реакциях. Для графита характерны реакции образования кристаллических соединений, в которых макромолекулярные слои Сг , играют роль самостоятельных радикалов. [c.394]

Вследствие различия в структуре алмаз, графит и карбин по-разному ведут себя в химических реакциях. Для графита характерны [c.449]

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]

Окислительные свойства у углерода выражены слабо. Вследствие различия в структуре алмаз, графит и карбин по-разному ведут себя в химических реакциях. Для графита характерны реакции образования кристаллических соединений, в которых макромолекулярные слои Сг [c.426]

Углерод способен образовывать различные аллотропные соединения. В настоящее время установлены четыре аллотропных соединения углерода, различных по структуре алмаз, графит, карбин, фуллерен. Последний открыли совсем недавно. Возможно, что число аллотропных соединений со временем возрастет. [c.73]

Графит представляет собой другую форму твердого углерода. В отличие от трехмерной структуры алмаза графит имеет слоистую структуру. Атомы внутри каждого слоя связаны между собой очень прочно, но между -соседними слоями существуют лишь слабые силы. В связи с этим кристаллы графита легко расслаиваются, что обусловливает мягкость графита и его смазывающие свойства. [c.452]

Разная кристаллическая структура алмаза, графита и карбина обусловливает различие их физико-химических свойств. Алмаз химически очень стоек. На него действуют лишь фтор и кислород, в атмосфере которых при температуре выше 800 °С он сгорает с образованием тетрафторида и диоксида углерода. Графит менее стоек. В атмосфере кислорода он сравнительно легко горит с образованием диоксида углерода. Сажа и уголь — это разновидности графита, неупорядоче1Шые графитовые структуры. [c.287]

В. Ф. Киселев (1961 г.) получил надежные опытные доказательства и дал теоретическое обоснование строгого подчинения процесса хемосорбции закономерности стехиометрии. Совместно с сотрудниками им было установлено, что величины и теплоты сорбции на графите обусловлены количеством и характером межатомных связей, возникающих между атомами сорбата и атомами поверхности сорбента. Он отмечает, что хемосорбция на атомарно чистой поверхности приводит к насыщению разорванных на поверхности химических связей. Происходит восстановление нормальной гибридизации орбиталей поверхностных атомов благодаря их связи с хемосорбированными атомами. Исследование поверхности полупроводников со структурой алмаза, а именно монокристаллов германия и кремния методом дифракции медленных электронов, показало, что при сорбции на них кислорода, иода, брома, воды и атомов некоторых металлов действительно восстанавливается порядок в расположении атомов на поверхности, что и позволяет восстанавливать нормальную гибридизацию. [c.199]

Необходимо отметить особую группу простых веществ. Они построены непосредственно из атомов, химически связанных между собой. Число связанных атомов в такой структуре может быть различным, но химические свойства от этого не изменяются. В таких веществах невозможно выделить отдельные молеку лы. Поэтому говорят, что они не имеют молекулярной структуры. Среди твердых при нормальных условиях (Т=273°К, Р=101,3 кПа) простых веществ таких большинство. Не имеют молекулярной структуры все металлы, кремний, алмаз, графит и многие другие (о которых будет сказано ниже). Об этом мы поговорим в соответствующих разделах. [c.18]

В отличие от трехмерной структуры алмаза структура другой модификации углерода — графита — двухмерная слоистая. Атомы углерода (в 5р -состоянии) внутри каждого слоя связаны между собой очень прочно ковалентными связями, но между соседними слоями взаимодействия более слабые. Этим объясняются мягкость графита и его смазывающие свойства. Четвертый валентный электрон углерода не локализован, поэтому графит, как и металлы, обладает электрической проводимостью. [c.35]

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]

Какого типа гибридизация орбиталей в атоме углерода сопровождает образование а) простых веществ, таких, как алмаз, графит, карбин (последний имеет решетку, построенную из прямолинейных цепочек J б) углеводородов структуры = -С=С- [c.288]

Структура Макромолекулярная (алмаз, графит) Макромолекулярная типа алмаза Металлическая (и решетка алмаза) Металлическая [c.486]

I катализатора (например, 2000 °С, 10 атм). Графит более реакционноспособен, чем алмаз плотная структура алмаза обуславливает высокие энергии активации реакций с его участием. [c.487]

В соответствии с характерными гибридными состояниями орбита-лей атомы углерода могут объединяться в полимерные образования координационной (зр ), слоистой (яр ) и линейной (яр) структуры. Этому соответствуют три типа простых веществ алмаз, графит и карбин. . [c.423]

Оз) или разной структурой кристаллов (графит и алмаз). [c.6]

Энтальпии перехода 1 моль атомов углерода из структур алмаза и графита в состояние газообразных изолированных атомов (энтальпия атомиза-дии) составляют 170,4 (713,0) и 170,9 ккал/моль (715,0 кДж/моль) соответственно. Как из этих данных вычислить энергию связи атомов углерода в алмазе и графите Какие сведения необходимы для ответа на вопрос Проведите вычисления и объясните неожиданность результата. [c.174]

Такое сопоставление данных об энтальпиях сгорания показывает, что структура алмаза характеризуется на 453 кал/моль более высокой энергией, чем структура графита, и по этой причине графит должен обладать несколько большей устойчивостью по сравнению с алмазом. Правда, энергия активации для перехода между этими двумя формами углерода настолько велика, что можно совершенно не опасаться постепенного преврашения алмазных драгоценностей в графит. [c.311]

Так была получена новая и пока единственная конечная форма чистого твердого углерода. Три другие - алмаз, графит и карбин представляют собой твердые вещества с бесконечной структурой. На практике, например, обычно имеют дело с кусочками алмаза, отколотыми от больших кристаллов. При нормальных условиях поверхности такого кусочка сразу покрываются водородом, который присоединяется к свободным связям. Поэтому ни один кусочек алмаза на самом деле никогда не может быть чистым в нормальных условиях. Графит и карбин в этом отношении похожи на алмаз. Однако фуллерены не нуждаются в других атомах, чтобы удовлетворить требованиям, связанным с распределением химических связей по поверхности. В этом смысле фуллерены стали первой и единственной стабильной формой чистого углерода. [c.113]

Многие химические элементы образуют не одно, а несколько простых веществ. Эта способность химического элемента существовать в виде нескольких простых веществ называется аллотропией. Простые вещества, образованные одним и тем же элементом, называются аллотропными видоизменениями (модификациями) данного элемента. Явление аллотропии — наглядное подтверждение различия между простым веществом и химическим элементом. Существование аллотропных видоизменений связано с различным строением кристаллических структур простых веществ или с различием числа атомов, входящих в состав молекул отдельных аллотропных форм. Например, углерод имеет аллотропные формы алмаз, графит, кар-бин кислород — молекулярный кислород Og и озон Од. [c.30]

Трудно себе представить, что алмаз, обладающий столь высокой твердостью, является одной из форм углерода, другая форма которого-—графит. Все-таки удивительно, что графит и алмаз имеют один и Тот же химический состав, хотя алмаз наиболее твердый из всех Природных материалов, а графит используется для изготовления карандашей. Еще более поразительно сопоставление алмаза и аморфных (некристаллических) форм углерода древесного угля, кокса сажи. Громадная разница в свойствах графита и алмаза обусловлена Различным пространственным расположением атомов углерода в этих Двух минералах. В алмазе, имеющем кубическую кристаллическую уктуру, каждый атом углерода окружен четырьмя такими же Томами, образующими правильную четырехгранную пирамиду. Очень "Рочные химические связи между симметрично расположенными Томами объясняют высокую твердость алмаза. Графит же имеет Слоистую структуру, где наиболее прочные связи между атомами Углерода существуют внутри слоя, в котором атомы образуют Гексагональную сетку. Связь же между отдельными слоями очень Слабая, поэтому соседние слои могут легко скользить относительно [c.61]

Фаза — различное состояние вещества, например жидкое, твердое или пар. Термин применяется также к твердым телам, имеющим различную кристаллическую структуру, например графит и алмаз являются разными кристаллическими твердыми фазами углерода. [c.155]

Мы видели, что кристаллическая структура алмаза определяется в значительной степени тетраэдрической гибридизацией орбиталей sp это подтверждается тем, что межатомное расстояние в алмазе 1,54 А почти такое же, как в молекуле этана и в более тяжелых углеводородах. Естественно связать тригональную гибридизацию, рассмотренную в гл. 9 для ароматических молекул, со структурой графита. Действительно, строение графита (рис. 11.5), где каждый слой образован из шестиугольников, сильно напоминает высокомолекулярные ароматические соединения. Расстояние между соседними плоскостями слоев, равное 3,35 А, настолько велико, что может быть объяснено лишь действием сил Ван-дер-Ваальса. В каждой из плоскостей имеется набор локализованных а-связей, образованных тригонально гибридизованными sp -орбиталями остальные электроны (которые мы называли подвижными при рассмотрении бензола в гл. 9) занимают МО типа двойных баллонов , простирающихся на всю плоскость. Такая структура еще ближе к металлической структуре. Действительно, графит проявляет небольшую электропроводность вдоль своих базисных плоскостей, но не поперек их. Точные расчеты показывают, что порядок связи С—С равен [c.329]

Тогда Р (графит) = —7,5 эВ при Р (алмаз) = —6,5 эВ и Р (графит) = —9,6 эВ при р (алмаз) = —8,3 эВ. Теперь можно оценить значенпе для графита с параметрами, ранее использованными для расчета зонной структуры алмаза. Из формул (3.118), (3.130), (3.132) нетрудно получить, что при р (алмаз) = = —6,5 эВ (графит) 12 эВ, а при р (алмаз) = —8,3 эВ (графит) = = 16,5 эВ, в то время как рентгеноспектральные данные дают для (графит) значение 12,5 12,8 [154, 160] и 18 -ь 22 эВ [161]. [c.117]

Другие элементы IV группы неспособны давать структуры этого типа, так как они не образуют устойчивых рл—Рл-связей, необходимых для ее осуш,ествления. Наличие я-системы в слоях обусловливает электрическую проводимость, и графит поэтому используют в электропромышленности. Несмотря на то что кремний и олово имеют структуру алмаза, оба они обладают заметной проводимостью (удельное сопротивление ГО и 11 мкОм-см при 0°С соответственно), а германий — полупроводник с удельным сопротивлением 5-10 мкОм-см при 22°С. [c.222]

Углерод способен образовывать различные аллотропные соединения. В настоящее время установлено пять аллотропных соединений углерода различных по структуре алмаз, графит, карбин, поликумулен, фуллерен. [c.18]

Полиморфизм — это способность вемкств существовать в виде двух или нескольких кристаллических структур. Примером полиморфизма являются аллотропные тформы углерода алмаз, графит и карбин. Графит имеет слоистую, карбин — цепную, а алма — координационную решетку. Разные кристаллические структурные формы вещества называют полиморфными модификациями. [c.95]

В структуре графита внешние электронные орбитали атома углерода находятся в состоянии 5р2-гибридизации. Углы между связями С—С равны 120 и атомы углерода располагаются в одной плоскости. В отличие от алмаза графит хорошо проводит электрический ток. Это явление можно объяснить, допустив, что все негибридные р-орбитали, расположенные перпендикулярно плоскости 5р2-гибридных орбитзлей, перекрываются между собой боковыми частями, при этом возникает л-связь. В результате образуется одно размазанное электронное р-облако расположенное выше и ниже плоскости sp -гибpидныx орбита-лей. Такие размазанные электроны не локализованы и ответственны за электропроводимость графита. [c.180]

Графит — устойчивая при нормальных условиях аллотропная форма углерода. Он имеет серо-черный цвет и металлический блеск, кажется жирным на ощупь, очень мягок, оставляет черные следы на бумаге. Графит хорошо проводит теплоту и электрический ток, но его свойства резко анизотропны. Кристаллохимическое строение графита существенно отличается от структуры алмаза. Он имеет гексагональную структуру (рис. 144). Атомы углерода в графите расположены отдельными слоями, образованными из плоских шестиугольников. Каждый атом углерода на плоскости окружен тремя соседями ( р -гибридизация), расположенными вокруг него в виде правильного треугольника на расстоянии 0,412 нм. А расстояние между ближайшими атомами соседних слоев равно 0,340 нм и более чем в два раза превышает кратчайшее расстояние м ду атомами углерода в плоском слое. Поэтому графит имеет меньшую плотность по сравнению с алмазом, легко расщепляется на тонкие чешуйки. Химическая связь между атомами углерода внутри слоя имеет ковалентный характер с ярко выраженной склонностью к металлизации. Последняя обусловлена возникновением делокализованных 5Гр.р-связей в пределах шестиугольников (как в молекуле бензола) и всего макрослоя. Этим и объясняются хорошая электрическая проводимость и металлический блеск графита. Углеродные атомы различных слоев связаны слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Преимущественно ковалентная связь между атомами углерода внутри слоя сближает графит с алмазом и тот и другой необычайно тугоплавки и обладают малой упругостью паров при нагревании. [c.359]

К и давлениях > 4 ГПа наблюдается переход графит-алмаз тройная точка алмаз-графит-рас плав соответствует 3000 К и 12,4 ГПа При Д. свыше 100 ГПа предполага ется существование фазового перехо да твердого водорода с образова нием структуры, построенной из ато мов и обладающей металлич. св-ва ми. У орг. в-в при изменении Д. об наруживается обычно больше поли морфных переходов, чем у неоргани ческих. [c.620]

В большинстве соединений зтлерод образует четыре ковалентные связи, но они не могут быть реализованы в двухатомной молекуле Сз, поэтому простые вещества представляют собой полимерные кристаллические структуры. Углерод образует четыре простых вещества - алмаз, графит, карбины и фуллерены. [c.303]

Используем теперь для установления корреляции с зонной структурой алмаза кулоновскне интегралы из табл. 3 и резонансные интегралы р и из табл. 4, пересчитав их для графита. Поскольку для ароматических соединений Р,, (1,39 А) —2,3 эВ, а для алмаза Р (1,54 А) —1,7 эВ, то при любом способе интерполяции Р,. (1,42 А) = (—2,1)—(—2,2) эВ и для определенности моигпо принять Р (графит) — 2,15 зВ. Аналогичным образом нетрудно определить II значение параметра Р, имея в виду, что различие между значениями Р в алмазе и в графите обусловлено, во-первых, различием в гибридизации орбиталей атомов С, а во-вторых — различием в межатомных расстояниях. Чтобы учесть эти два фактора, можно положить, например [c.117]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология