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.

ПОДІЛИТИСЯ: