Соединения, образованные атомами углерода, но разные по строению и свойствам, называются аллотропными модификациями углерода. Основные модификации углерода – графит, алмаз, карабин.
Классификация
Способность соединять четыре атома делает углерод активным элементом. Помимо присоединения атомов других элементов, углерод может образовывать различные модификации, отличающиеся по строению и свойствам.
В зависимости от образования модификаций различают два типа углерода:
- кристальный – инжить в состав твёрдых систейт;
- аморфный – образует мягкие вещества.
Кристаллические формы углерода:
- алмаз;
- лонсдейлит;
- наноалмаз;
- графит;
- графен;
- карабин;
- фуллерены;
- фуллерит;
- углеродное волокно;
- углеродные нановолокна;
- углеродные нанотрубки.
В соответствии с геометрическим строением кристаллической решетки выделяют три типа аллотропных модификаций:
- тетраэдрический (sp3-гибридизация) – один атом углерода, расположенный в центре, соединен с атомами в узлах тетраэдра;
- тригональная (sp2-гибридизация) – атомы углерода образуют шестиугольники, соединенные послойно;
- линейная (sp-гибридизация) – атомы углерода образуют цепочки, соединенные одинарными, двойными, тройными связями.
Аморфный углерод образует следующие модификации:
- активированный уголь;
- древесный огол;
- минеральный огол;
- кокс каменноугольный;
- стеклоуглерод;
- углеродная нанопена;
- техукарбон;
- сажа.
Лонсдейлит является гексагональной модификацией алмаза. Наноалмазы, фуллерены, нанотрубки, нанографиты объединены в семейство наноуглеродных кластеров. Они образованы вложенными друг в друга углеродными сферами.
Основные модификации
Наиболее изученные твердые формы углерода – алмаз, графит и карабин. Особенности строения и свойств аллотропных модификаций углерода представлены в таблице.
|
Модификация |
Строение решётки |
Характеристики |
Приложение |
|
Графит |
Треугольный |
Сравнительно мягкий жирный минерал, обладающий электропроводностью. Имеет серый цвет, металлический блеск. Плотность – 2,23 г/см3. Оно не растает. Реагирует с щелочными металлами, солями, кислородом |
Смазка в прокатном производстве. Зачёт отслоения тригональной решётки от качества стержня карандаша |
|
Карабин |
Линейный |
Мелкокристаллический порокс с небольно плоскостностью. Полупроводник |
Используется в фотоэлементах |
|
Алмаз |
Тетраэдрический |
Прозрачный минерал, обладающий высочайшей твердостью. Обладает теплопроводностью, является полупроводником. Имеет большой показатель преломления. Плавится при температуре 3700°C |
Драгоценный камень, абразивный. Сверла, ножи, фрезы изготовлены из алмаза |
При сильном нагревании графит переходит в алмаз, а алмаз – в графит.
Что мы узнали?
Углерод имеет множество аллотропных модификаций. Основные из них – графит, алмаз, карабин. Они отличаются друг от друга физическими, химическими свойствами, строением кристаллической решетки. Самая твердая модификация – алмаз – используется для изготовления промышленных инструментов. Графит – мягкий минерал – применяется в прокатной промышленности. Благодаря структуре он способен отслаиваться, оставляя след, поэтому его используют как стержень для карандашей. Карбин – порошок, используемый в фотоэлементах.
Комментирование закрыто