рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Аллотропные видоизменения углерода

Работа сделанна в 1999 году

Аллотропные видоизменения углерода - Реферат, раздел Химия, - 1999 год - Подгруппа углерода. Углерод Аллотропные Видоизменения Углерода. Рис.1 Модель Решетки Алмаза. Углерод Суще...

Аллотропные видоизменения углерода. Рис.1 Модель решетки алмаза. Углерод существует в трех аллотропных модификациях алмаз, графит и карбин. Две основные разновидности углерода - графит и алмаз - существенно отличаются по свойствам. Мягкий графит имеет слоистое строение рис. 2.Все атомы углерода находятся здесь в состоянии sp2-гибридизации каждый из них образует три ковалентные связи с соседними атомами, причем углы между направлениями связи равны 120. Графит электропроводен и хорошо раскалывается по плоскости.

В обычных условиях графит и является наиболее устойчивой модификацией. Переход графита в алмаз возможен при очень высоких давлениях порядка 125000 атм и температурах около 3000 С. Однако исследование этого процесса сначала с теоретических позиций, а затем экспериментальным путем показало, что в присутствии катализаторов железо, платина графит превращается в алмаз уже при давлении 60000 80000 атм и температуре 1400 1600 С. В настоящее время налажено производство искусственных алмазов для технических целей, причем размеры их обычно колеблются от 0,5 до 4 мм в отдельных случаях удается получить и большие экземпляры.

Структура алмаза рис. 1 типично тетраэдрическая атомы углерода прочно соединены за счет перекрытия sp3-орбиталей. Хотя в обычных условиях алмаз нестабилен, но практически он может сохраняться неопределенно долгое время.

При сильном накаливании алмаза происходит его постепенная графитизация. Физические свойства алмаза и графита. Алмаз ГрафитПрозрачен, бесцветен. Не проводит электрический ток, так как нет свободных электронов. Самое твердое из природных веществ. Непрозрачен, серого цвета с металлическим блеском. Довольно хорошо проводит электрический ток, благодаря наличию подвижных электронов. Скользок на ощупь. Одно из самых мягких среди твердых веществ.

Алмаз - самое твердое природное вещество. Кристаллы алмазов высоко ценятся и как технический материал, и как драгоценное украшение. Хорошо отшлифованный алмаз - бриллиант. Преломляя лучи света, он сверкает чистыми, яркими цветами радуги. Размеры мировой добычи алмазов очень незначительны - гораздо меньше, чем благородных металлов - золота и платины. Из алмазов делают наконечники буров для сверления твердых горных пород. Также алмазы применяют для резки стекла и в виде алмазного инструмента резцы, сверла, шлифовальные круги.

Алмазным порошком шлифуют бриллианты и твердые сорта стали. Самый крупный из когда-либо найденных алмазов весит 602 г, имеет длину 11 см, ширину 5 см, высоту 6 см. Этот алмаз был найден в 1905 г и носит имя Кэллиан. Один из самых крохотных в мире граненых алмазов, весом всего лишь 0,25 мгв 4000 раз легче копеечной монетки, демонстрировался на всемирной выставке в Брюсселе. Несмотря на ничтожный вес и размер - зернышко объемом 0,07 мм3 искусные руки гранильщика нанесли на нем на нем 57 граней, рассмотреть которые можно только под микроскопом.

Рис.2 Модель решетки графита. В 1967 г. Б.В. Дерягин и Д.В. Федосеев вырастили на грани алмаза нитеобразный кристалл алмазные усы. Рост происходил при высокой температуре, причем источником углерода служил метан за четыре часа кристаллическая нить вырастала на 1 мм, что, вообще говоря, очень много для процессов такого рода. Большая часть образцов аморфного угля состоит из искаженных кристаллов графита.

Характерное расположение атомов углерода по углам шестиугольника при этом сохраняется. В решетках графита часто встречаются разнообразные дефекты структуры, как структурные, так и химические, связанные с захватом ионов и атомов. В решетку графита могут внедряться А. Убеллоде, Ф. Льюис атомы бора, кислорода, серы и т. п образующие связи между слоями и влияющие на проводимость графита. Графит образует своеобразные химические соединения, в которых присоединяющиеся частицы размещаются между плоскостями, занятыми атомами углерода.

При нагревании графита в парах щелочных металлов получаются легко окисляющиеся соединения. Так, при 400 С калий образует соединение C8K. Состав соединений сильно зависит от температуры и изменяется в широких пределах. Известны соединения графита с рубидием, цезием для натрия и лития четких результатов пока нет натрий, по-видимому, дает соединение C64Na фиолетового цвета. Графит дает также соединения с металлами, аммиаком и аминами типа MeC12NH32. Решетка графита во всех случаях расширяется при образовании соединений, и межплоскостное расстояние достигает 0,66 нм, а для метиламинового комплекса лития даже до 0,69 нм. Получены соединения C9Br, C5CI, C8CI, CF. Тифлон CF серого цвета, изолятор, не похож на другие соединения типа соединений внедрения. Предполагается образование в нем ковалентных связей фтор - углерод.

Графит раньше применялся как пишущее средство. С XIX века и по сей день используют графитовые электроды в металлургии и химической промышленности, например в производстве алюминия металл осаждается на графитовом катоде.

Сейчас нашли применение графитизированные стали, то есть стали с добавлением монокристаллов графита. Эти стали используют при изготовлении коленчатых валов, поршней и других деталей, где особенно важна высокая прочность и твердость материала. Графит играет важную роль в электротехнической промышленности и атомной энергетике, где его используют в качестве замедлителя нейтронов.

С помощью графитовых стержней регулируют скорость реакции в атомных котлах. Способность графита расщепляться на чешуйки позволяет делать на его основе смазочные вещества. Графит - прекрасный проводник теплоты, при этом он может выдержать значительные температуры до 3000 С и выше. К тому же он химически довольно стоек. Эти свойства нашли применение в производстве графитовых теплообменников и в ракетной техникедля изготовления рулей и сопловых аппаратов.

Третья модификация - карбин- была открыта в начале 1960-х годов. Карбин представляет собой порошок глубокого черного цвета с вкраплением более крупных частиц. Электроны в атоме углерода в карбине имеют sp-гибридизацию, т.е. это цепочечный полимер, который встречается в виде двух форм. Оказалось, что карбин - самая термодинамически устойчивая форма элементарного углерода. В тех условиях, при которых графит переходит в алмаз за 30 минут, карбин не изменяется и после 15 часов выдержки. Тогда же, в начале 1960-х годов, был открыт и так называемый зеркальный углерод, имеющий, как и графит, слоистое строение, но связи между слоями здесь не слабые межмолекулярные, как в графите, а химические, более прочные.

Одна из важнейших особенностей зеркального углерода кроме твердости, стойкости к высоким температурам и т. д его биологическая совместимость с живыми тканями.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Подгруппа углерода. Углерод

В связи с тем, что от углерода к свинцу радиус атома увеличивается, размеры атомов возрастают, способность к присоединению электронов, а… Германий по внешнему виду похож на металлы, но хрупок. Как и кремний, германий… Как правило, олово и свинец образуют соединения, в которых они проявляют степени окисления 2 и 4. На внешнем…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Аллотропные видоизменения углерода

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Адсорбция
Адсорбция. Свободный углерод в виде, например, древесного угля не только нелетуч, но и неплавок. Поэтому в таком угле сохраняется тонкопористое строение древесины, все тончайшие каналы, по которым

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги