Алотропні модифікації вуглецю – властивості речовин
З’єднання, утворені атомами вуглецю, але відрізняються будовою і властивостями, називаються алотропна модифікаціями вуглецю. Основними модифікаціями вуглецю є графіт, алмаз, карбін.
Класифікація
Можливість приєднувати чотири атома робить вуглець активним елементом. Крім приєднання атомів інших елементів вуглець може утворювати різні модифікації, що відрізняються структурою і властивостями.
Виділяють два види вуглецю в залежності від утворення модифікацій:
- Кристалічний – входить до складу твердих речовин; Аморфний – утворює м’які речовини.
Кристалічні форми вуглецю:
- Алмаз; Лонсдейліт; Наноалмаз; Графіт; Графен; Карбин; Фулерени; Фуллерит; Вуглецеве волокно; Вуглецеві нановолокна; Вуглецеві нанотрубки.
Відповідно до геометричною будовою кристалічної решітки виділяють три типи аллотропних модифікацій:
- Тетраедрична (sp3-гібридизація) – один атом вуглецю, що знаходиться в центрі, пов’язаний з атомами в вузлах тетраедра; Тригональна (sp2-гібридизація) – атоми вуглецю утворюють шестикутники, пов’язані один з одним пошарово; Лінійна (sp-гібридизація) – атоми вуглецю утворюють ланцюжки, пов’язані одинарними, подвійними, потрійними зв’язками.
Аморфний вуглець утворює наступні модифікації:
- Активоване вугілля; Деревне вугілля; Викопне вугілля; Кокс кам’яновугільний; Скловуглець; Вуглецева нанопіна; Техвуглець; Сажа.
Лонсдейліт є гексагональної модифікацією алмазу. Наноалмази, фулерени, нанотрубки, нанографіти об’єднані в сімейство нановуглецевих кластерів. Вони утворені вкладеними один в одного вуглецевими сферами.
Основні модифікації
Найбільш вивчені тверді форми вуглецю – алмаз, графіт і карбін. Особливості будови і властивості аллотропних модифікацій вуглецю представлені в таблиці.
Модифікація | Будова решітки | Властивості | Застосування |
Графіт | Тригональна | Щодо м’який жирний мінерал, що володіє електропровідністю. Має сірий колір, металевий блиск. Щільність – 2,23 г / см3. Чи не плавиться. Реагує з лужними металами, солями, киснем | Мастило в прокатному виробництві. За рахунок відшарування тригональной решітки використовується в якості стержня олівця |
Карбін | Лінійна | Мелкокристаллический порошок з невеликою щільністю. напівпровідник | Використовується в фотоелементах |
Алмаз | Тетраедрична | Прозорий мінерал, що володіє найбільшою твердістю. Має теплопровідність, є напівпровідником. Має великий показник заломлення. Плавиться при температурі 3700 ° C | Дорогоцінний камінь, абразив. З алмаза виготовляють свердла, ножі, різці |
При сильному нагріванні графіт переходить в алмаз, а алмаз – в графіт.
Що ми дізналися?
Вуглець має безліч аллотропних модифікацій. Основні з них – графіт, алмаз, карбін. Вони відрізняються один від одного фізичними, хімічними властивостями, будовою кристалічної решітки. Найбільш тверда модифікація – алмаз – використовується для виготовлення промислових інструментів. Графіт – м’який мінерал – застосовується в прокатної промисловості. Завдяки будові здатний відшаровуватися, залишаючи слід, тому використовується в якості олівцем стрижня. Карбин – порошок, який використовується в фотоелементах.