Свойства, которыми обладают и алмаз, и графит
И алмаз, и графит — это разные формы одного и того же элемента — углерода. У мягкого, крошащегося графита и у самого твердого кристалла в мире одна и та же формула — С. Как такое возможно?
Свойства алмаза и графита
Алмазы встречаются в природе в хорошо выраженной кристаллической форме.
Это прозрачный и чаще всего бесцветный кристалл, хотя бывают и алмазы, окрашенные в голубой, красный и даже черный цвета.
Такое цветовое отступление от правила связано с особенностями природных условий формирования кристалла и наличия в нем примесей. Очищенный и отшлифованный алмаз приобретает особый блеск, который и оценили люди.
Алмазы хорошо отражают свет и, обладая сложной формой, хорошо его преломляют. Это дает знамений блеск и перелив очищенного кристалла. Он является проводником тепла, но по отношению к электричеству является изолятором.
Графит представляет собой антипод алмаза. Это не кристалл, а совокупность тонких пластинок. Он черный с серым отливом. По внешнему виду напоминает сталь с преобладанием чугуна.
Несмотря на стальной вид, на ощупь он жирный, а при использовании оказывается еще и мягким. При малейшем надавливании он крошится, что и привлекает человека, использующего графит в качестве средства запечатления информации на бумаге.
Графит, как и алмаз, является хорошим проводником тепла, но, в отличие от своего собрата по молекулярному строению, хорошо проводит и электричество.
В графите кристаллическая решетка организована по плоскостному принципу. Все его атомы размещены в шестиугольнике, которые находятся в одной плоскости. Поэтому связи между атомами разных шестиугольников такие непрочные, а сам графит слоистый, и его слои плохо связаны друг с другом.
Такое строение кристаллической решетки определяет его мягкость и разнообразную полезность, но сам графит при этом разрушается. Однако именно такое строение кристаллической решетки позволяет, используя особые условия и другие вещества, сделать из графита алмаз.
Такие же процессы происходят с этим минералом в природе при аналогичных условиях.
Алмазная решетка построена по принципу объемных связей всех с каждым и всех со всеми. Атомы образуют правильный тетраэдр. Атом в каждом тетраэдре окружен другими атомами, каждый из которых образует вершину другого тетраэдра.
Получается, что тетраэдров в каждом кусочке алмаза гораздо больше, чем молекул, образующих эти тетраэдры, поскольку каждый из тетраэдров является частью другого тетраэдра.
По этой причине алмаз является самым неразрушимым минералом.
Углерод относится к самым массовым элементам биосферы и всей планеты Земля. Он в тех или иных состояниях присутствует в атмосфере (углекислый газ), в воде (растворенный углекислый газ и иные соединения) и в литосфере. Здесь, в тверди земной, он входит в состав больших залежей угля, нефти, природного газа, торфа и т.п. Но в чистом виде он представлен залежами алмаза и графита.
Больше всего углерода сконцентрировано в живых организмах. Любые организмы строят свое тело из углерода, концентрация которого в живых телах превышает содержание углерода в неживой материи. Мертвые организмы оседают на поверхности литосферы или океана. Там они разлагаются в разных условиях, образуя месторождения, богатые углеродом.
Происхождение чистых залежей алмазов и графита вызывает много споров. Есть мнение, что это бывшие организмы, попавшие в особые условия и минерализовавшиеся наподобие угля. Считается также, что алмазы имеют магматическое происхождение, а графит — метаморфическое.
Это означает, что в концентрации алмазов на планете участвуют сложные процессы в недрах земли, где самопроизвольно в присутствии кислорода возникает взрыв и горение. В результате взаимодействия молекул метана и кислорода и возникают кристаллы алмаза.
При этих же процессах, но в определенных условиях возможно появление и графита.
Как получить из графита алмаз
Получение искусственных алмазов при современном уровне развития химии давно не является проблемой. То, что природа делает за миллионы лет, человек может сделать за гораздо более короткий срок. Главное — воспроизвести условия, в которых в природе одна форма чистого углерода переходила в другую, то есть создать высокую температуру и очень высокое давление.
Впервые такие условия были созданы с помощью взрыва. Взрыв — это мгновенное горение под большим давлением.
После того как собрали то, что удалось собрать, выяснилось, что в графите появились маленькие алмазы.
Такое фрагментарное превращение произошло потому, что взрыв создает большое разнообразие давления и температуры. Там, где создались условия для перехода из графита в алмаз, это и произошло.
Эта неустойчивость процессов сделала взрывы неперспективными для производства алмазов из графита. Ученых это, однако, не остановило, и они с упорством продолжали подвергать графит всяким испытаниям в надежде заставить его стать алмазом. Стабильный результат дало нагревание графитового бруска импульсами до температуры в 2000°С, что дало возможность получить алмазы значимых размеров.
Опыты с высоким давлением дали неожиданные результаты — графит превращался в алмаз, но при уменьшении давления переходил в свое исходное состояние. Стабильно уменьшить расстояние между атомами углерода только с помощью одного давления не удавалось.
Тогда стали сочетать давление и высокую температуру. Наконец, удалось выяснить диапазон сочетаний температуры и давления, при котором можно получить кристаллы алмаза.
Правда, при этом получался только технический алмаз, использование которого в ювелирном деле было затруднено.
Кроме больших затрат на энергетическое обеспечение процесса перевода графита в алмаз существовала еще одна проблема — при увеличении длительности воздействия высокой температурой начинается графитизация алмаза. Все эти тонкости усложняют промышленное производство алмазов. По этой причине добыча алмазов в природе, крайне разрушительная для нее, остается актуальной и прибыльной.
Чтобы получить алмаз, предназначенный для ювелирных целей, стали выращивать кристаллы, используя затравку. Готовый кристалл алмаза подвергался воздействию температуры в 1500°, что стимулировало рост сначала быстрый, а потом медленный. Чем больше кристалл, тем медленнее он рос.
Этот эффект сделал интересный опыт лишь опытом, поскольку его производство в промышленных масштабах стало нерентабельным. Не улучшило ситуацию и применение метана в качестве «подкормки» растущего алмаза. При высоких давлении и температуре метан разрушается до углерода и водорода.
Этот углерод и является «кормом» для алмаза.
Применение алмаза и графита
Оба минерала широко используются в промышленности.
Алмазы применяют:
- в электротехнике;
- приборостроении;
- радиоэлектронике;
- на буровых установках
- в ювелирном деле.
Графит используется при:
- производстве тиглей и иного огнеупорного оборудования;
- изготовлении смазочных материалов;
- изготовлении карандашей;
- производстве оборудования для электроугольной промышленности.
Несмотря на разнообразие применения как графита, так и алмаза в различных отраслях промышленности, можно смело говорить о большей пользе графита. Алмаз по причине идеальности своей кристаллической решетки инертен.
Его можно использовать только как алмаз.
Большая часть добываемых в природе алмазов уходит на нужды ювелирной промышленности, поскольку минерал является одним из самых дорогих драгоценных камней, становясь бриллиантом, он стимулирует оборот денег, и это его основное свойство в экономике.
Графит, изъятый из природы, становится не самодостаточной ценностью, а великим тружеником производства. Благодаря своим свойствам он используется и в своем истинном, природном виде, то есть как графит, и в качестве средства, на основе которого могут быть получены новые вещества, например, тот же алмаз.
Источник: https://vseokamnyah.ru/almaz/i-almaz-i-grafit.html
Алмаз и графит: физические свойства и таблица характеристики
Для обычного человека алмаз и графит — это два совершенно не похожих и никак не связанных друг с другом элемента. Алмаз вызывает ассоциации с переливающимися драгоценностями, вспоминается выражение «блестит как алмаз». Графит — нечто серое, то, из чего обычно делают карандашные грифели.
Понятие и основные характеристики минералов
Алмазом называют прозрачный кристалл, не имеющий цвета, обладающий высокими характеристиками преломления света. Выделяют следующие основные свойства минерала:
- Неоднороден по составу и содержит небольшие доли примеси железа, магния, азота, алюминия и других элементов, которые могут придавать алмазу голубоватый, красноватый и даже черный оттенки.
- Благодаря своему химическому составу минерал обладает хрупкостью, раскалываясь на мелкие кусочки при сильном ударе.
- Жесткость, благодаря чему алмаз незаменим при создании абразивных инструментов.
- Стойкость к воздействию кислот и щелочей, растворяющих даже металлы.
- Основная характеристика алмаза — метастабильность, то есть способность при обычных условиях долгое время сохранять неизменное состояние.
- Твердость, при которой ни один другой минерал не способен нанести вред алмазу.
Природа зарождает как алмазы определенных форм, так и в нескольких кристаллических формах, что обусловлено его внутренним строением. Ярко выраженные кристаллы имеют форму куба или тэтраэдра с плоскими гранями. Иногда грани кажутся рельефными из-за наличия невидимых глазу многочисленных наростов и преобразований.
Графит представляет собой кристаллическое вещество серо-черного цвета, обладающее металлическим блеском. По составу графит имеет слоистую структуру, его кристаллы состоят из мелких тонких пластинок. Это очень хрупкий минерал, напоминающий по внешнему виду сталь или чугун. У графита низкая теплоемкость, но высокая температура плавления. Кроме того, этот минерал:
- хорошо проводит тепло и электричество;
- имеет высокую огнеупорность;
- устойчив к кислотам и любым видам химических реагентов;
- имеет маленький коэффициент трения;
- смешивается с любыми веществами.
На ощупь графит жирный, а при проведении по бумаге оставляет следы. Это происходит из-за того, что атомы кристаллической решетки слабо связаны.
к оглавлению ↑
Отличие графита от алмаза, особенности строения и процесс перехода одного минерала в другой
Алмаз и графит — аллотропные по отношению друг к другу минералы, то есть имеют различные свойства, но являются разными формами углерода. Их основное отличие заключается лишь в химическом строении кристаллической решетки.
Кристаллическая решетка алмаза имеет вид тэтраэдра, в котором каждый атом окружен еще 4 атомами и является вершиной соседнего тэтраэдра, образуя бесконечное множество атомов, имеющих прочные ковалентные связи.
Графит на атомном уровне состоит из пластов шестиугольников с вершинами-атомами. Атомы хорошо связаны между собой только на уровне пластов, но пласты между собой сильной связи не имеют, что делает графит мягким и нестойким к разрушению. Именно эта особенность и позволяет получить из графита алмаз.
Физические и химические свойства алмаза и графита хорошо видны из таблицы.
| Строение атомной решетки | Кубическая форма | Гексагональная |
| Светопроводимость | Хорошо проводит свет | Не пропускает свет |
| Электропроводимость | Не обладает | Имеет хорошую электропроводимость |
| Связи атомов | Пространственные | Плоскостные |
| Структура | Твердость и хрупкость | Слоистость |
| Максимальная температура, при которой минерал остается неизменным | 720 по Цельсию | 3700 по Цельсию |
| Цвет | Белый, голубой, черный, желтый, бесцветный | Черный, серый, стальной |
| Плотность | 3560 кг/м.куб. | 2230 кг/м.куб. |
| Использование | Ювелирное дело, промышленность | Литейное производство, электроугольная промышленность. |
| Твердость по шкале Мооса | 10 | 1 |
Химическая формула алмаза и графита одна и та же — углерод (С), но процесс создания в природе разный. Алмаз возникает при очень высоких давлениях и мгновенном охлаждении, а графит, наоборот, при низком давлении и высокой температуре.
Выделяют следующие методы получения алмазов:
-
Процесс превращения графита в алмаз под воздействием высокой температуры (около 3000 С) и давления (примерно 1010 Па) путем изменения ковалентных связей.
Для этого необходимо разрушить атомную решетку графита либо снизить ее энергию для перестройки в другой вид.
Для оказания такого каталитического действия используют специальные агенты, в роли которых, как правило, выступают какие-либо металлы или их сплавы.
Необходимое для процесса преобразования давление создается при помощи прессов на гидравлике в специальных камерах. Раствор графита и агента, который облегчает синтез металла, нагревается электрическим током до нужной температуры.
Процесс занимает от нескольких минут и может длиться несколько часов. Полученные в результате алмазы охлаждают и снижают давление в камере.
Алмазы, полученные таким способом, получаются довольно грязными и мутными, имеющими пористую структуру.
- Еще один метод получения алмазов, который пока не используется в широком промышленном применении — ударная волна, взрыв, для сжатия графита, получения алмазной пыли для дальнейшего использования в промышленности. Для этого используют либо обычное взрывчатое вещество, либо взрыв проволокой токовыми импульсами. При таком способе кристаллы алмаза получаются очень чистыми и прозрачными, высокого качества, имеющие форму природного алмаза, но маленькими.
- Для ускорения процесса создания в камеру с алмазом добавляют метан, который разрушается до углерода при определенных условиях. В результате получаются камни черного цвета формы куба с прочностью натурального камня. На выходе получается вещество под названием кабрид, но именуется он алмазом из-за содержания его в своем составе.
- Выращивание с помощью катализаторов. В основном используют железо, платину и никель. На выходе получаются маленькие камни черного или темно-серого цвета, имеющие форму квадрата. В зависимости от катализатора, давления и температуры получаются разноцветные кристаллы.
Процесс алмаза в графит аналогичен. Разница лишь в показателях давления и температуры.
к оглавлению ↑
Месторождение минералов
Алмазы пролегают на глубинах более 100 км при температуре 1300 ̊С. От взрывной волны вступает в действие кимберлитовая магма, образуя так называемые кимберлитовые трубки, которые и являются коренными месторождениями алмазов.
Кимберлитовая трубка названа в честь африканской провинции Кимберли, где она и была впервые открыта. Породы с алмазными залежами называют кимберлитами.
Самые известные ныне месторождения находятся в Индии, Южной Африке и в России. На коренных месторождениях, состоящих из кимберлитовых и лампроитовых трубок, добывают до 80% всех алмазов.
Найти алмазы в добытой породе помогают рентгеновские лучи. Большинство найденных камней используется в промышленности, так как не обладают достаточными характеристиками для ювелирной области. Промышленные камни разделяют на 3 вида:
- борт — мелкие камни, имеющие зернистую структуру;
- баллас — камни круглой или грушевидной формы;
- карбонадо — камень черного цвета, получивший свое название из-за сходства с углем.
Любопытно, что наиболее крупные и выдающиеся по характеристикам алмазы получают свое уникальное название. Самые известные из них — «Шах», «Звезда Минаса», «Кохинур», «Звезда Юга», «Президент Варгас», «Минас-Жерайс», «Английский алмаз Дрездена» и др.
Графит образуется в результате видоизменения осадочных пород. Мексиканские, ногинские и мадагаскарские графитовые месторождения богаты рудой с графитом низкого качества. Менее распространенные — ботогольский и цейлонский тип, отличаются рудой, богатой высоким содержанием графита. Крупнейшие известные месторождения находятся на Украине и в Краснодарском крае.
к оглавлению ↑
Сфера применения
Алмаз и графит используют гораздо шире, чем может показаться на первый взгляд. Алмазы нашли свое применение в следующих сферах:
- Ювелирная сфера. Алмазы чаще всего ограняют и используют как бриллианты. Для их создания используют только камни высокого качества, на долю которых приходится лишь около 20% всех добытых камней. Наука продвинулась далеко вперед и сегодня все чаще используются искусственные бриллианты вместо настоящих, однако даже непрофессионал, имея некоторый опыт, сможет узнать подделку, вооружившись лишь лупой и магнитом.При ближайшем рассмотрении ненастоящий камень содержит частицы металлических крапинок на поверхности и имеет оттенок желтизны на гранях. Также, имея усиленные магнитные характеристики, поддельный синтетический бриллиант при проведении магнитом сдвинется за ним. В создании синтетических бриллиантов используется кристаллический углерод, поэтому, при создании нужного давления и температуры бриллианты создают из всего, что богато углеродом, даже из человеческих останков.В Китае, например, научились перерабатывать в бриллианты диоксид углерода и калий, получая совсем крошечные, 1,2 миллиметровые камни. Искусственные бриллианты создаются также из прессованной бриллиантовой пыли, которая остается от производства алмазов, однако получаются настолько хрупкими, что бьются как стекло.
- Техническая сфера. Здесь применяют второсортные алмазы с трещинами и дефектами, как в целом виде, так и отдельные осколки, непригодные для изготовления целого камня. Технические алмазы имеют подвиды:
- алмазы определенной формы для изготовления подшипников, сверл, наконечников и др.;
- необработанные камни;
- мелкие камни с дефектами, годные только для измельчения в алмазный порошок.
Алмазный порошок применяют в изготовлении мельчайших элементов (например, в часах). Это позволяет достичь высокой точности работы деталей. Алмазные диски, абразивные инструменты содержат в своем составе алмазный порошок.
Алмазные иглы, применяемые в электронике, это необработанные кристаллы, от природы имеющие острую вершину, либо их остроконечные осколки. В промышленности алмазы применяют в буровых установках, что увеличивает их производительность. Благодаря своей теплопроводимости и изоляционным свойствам алмазные прослойки используются в микросхемах, счетчиках и других компонентах.
В процентном соотношении использования алмазов выглядит так:
- Инструменты, машинные детали — 60%.
- Обрамление шлифовочных кругов -10%.
- Переработка проволоки-10%.
- Бурение скважин — 10%.
- Ювелирные изделия, мелкие детали — 10%.
Что касается графита, то в чистом виде он практически не используется, а подвергаются предварительной обработке, хотя в разных сферах используется графит разного качества.
Для канцелярских карандашей используют графит высочайшего качества. Наиболее широкое применение нашло в литейном производстве, обеспечивая гладкую поверхность различных форм стали.
Здесь используется практически необработанный графит.
Электроугольная промышленность наряду с природным использует искусственно созданный графит, также получивший широкое применение благодаря особой чистоте и постоянству состава. Электропроводимость сделала графит материалом для электродов электрических приборов. В металлургии используется как смазочный материал.
Алмаз же, призванный радовать своей красотой, неоценим для экономики, принося огромные доходы от применения в ювелирной промышленности.
Источник: http://gems-and-jewels.ru/grafit-i-almaz.html
Графит и алмаз сходства и различия
Графит и алмаз: сходства и различия.
Цель: рассказать о структуре твёрдого тела. Ход исследования: 1)Кристалл. 2)Монокристалл. 3)Как вырастить кристалл? 4)Применение кристаллов. 5)Ответ на гипотезу, выводы. 6)Ответ на основополагающий вопрос проекта.
Графит и алмаз. Графит — минерал из класса самородных элементов , относительно мягкий(1 -2 по шкале Мооса). Чистый графит состоит из углерода(С). Горит при высоких температурах. Графит слоистый , легко расслаивается. Проводит ток. Используется в производстве грифелей для карандашей и электродов.
Алмаз — один из твердейших минералов(10 по шкале Мооса), но в то же время хрупкий. Полностью состоит из углерода. Не проводит электричество. Горит при высоких температурах.
Алмазы после огранки используются как украшения , искусственные алмазы используются как абразив и применяются для изготовления свёрл , лезвий.
Вопрос: Почему , несмотря на то, что графит и алмаз состоят из одного и того же вещества, имеют разные свойства?
Так как графит и алмаз не отличаются по составу , значит они отличаются по внутренней структуре. А так как графит и алмаз — твёрдые тела , значит они различаются в порядке расположения молекул.
Рассмотрим графит: графит –твёрдое вещество, значит атомы в нём упорядочены, как и в алмазе. Надломим кусок графита и рассмотрим место надлома в лупу или микроскоп. Можно увидеть мелкие частицы.
Это кристаллы, из которых состоят многие твёрдые вещества, такие как лёд, железо и другие твёрдые тела.
Графит-это поликристалл, тоесть кристалл, который состоит из множества других кристаллов(в отношении графита- из миллионов других кристаллов)
Кристаллы — это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц(атомов, молекул)
Если рассмотреть алмаз, то его поверхность, будет гладкой, разве что с небольшими шероховатостями. Алмаз-это монокристалл- однородный отдельный кристалл. Монокристаллы обычно называют просто кристаллам. В природе можно встретить друзы- особый вид поликристаллов, которые образуются в природных условиях.
Если рассмотреть графит и алмаз в электронном микроскопе, то можно увидеть, что и молекулярная структура этих тел отличается.
Основой молекулярной структуры у графита является шестиугольник, образованный молекулами углерода. Эти шестиугольники собираются в пласты, которые легко отделяются друг от друга.
В алмазе молекула гораздо сложнее, и она соединена с большим количеством атомов, что гарантирует большую прочность.
Вывод Твёрдые тела отличаются друг от друга: веществом из которого сделано вещество, молекулярной структурой и типом кристаллизации.
Драгоценные кристаллы, такие как алмазы, сапфиры, рубины, изумруды обрабатываются и используются как украшения. Так же кристаллы иногда используются в производстве лазеров, например в первом лазере использовался кристалл рубина.
Кристаллы можно выращивать, даже у себя дома. Для этого нужна вода, вещество для кристалла и ёмкость. Лучше брать воду дистиллированную, а в роли вещества брать соли, такие как пищевую(Na.
Cl) или медный купорос(медный купорос опасен при неосторожном обращении, но кристаллы из него получаются большие) 1)Налить в воду ёмкость, добавлять в воду соль и растворять её до того момента, пока на дне не появится осадок.
2)Разогреть раствор до 90 градусов(не доводить до кипения)и продолжать добавлять в раствор соль, пока не появится осадок. 3)Пропустить раствор через марлю получившийся раствор в другую ёмкость.
4)Опустить в раствор затравку(это небольшой кристалл соли)Затравку можно сделать, опустив на дно ёмкости несколько кристалликов соли, и через день на дне ёмкости образуются кристаллы, которые можно использовать как затравку. 5)Через несколько дней затравка будет увеличиваться в размерах.
Каждую неделю следует делать новый раствор и опускать туда кристалл. Через месяц кристалл(например, медного купороса)сильно увеличится в размерах. Трогать руками не следует, так как жир на руках может остаться на кристалле, мешая росту. Готовый кристалл нужно покрыть лаком, иначе он со временем начнёт выветриваться.
Галерея кристаллов
Спасибо за внимание!
Источник: http://present5.com/grafit-i-almaz-sxodstva-i-razlichiya/
Алмаз, графит и уголь
Алмаз, графит и уголь — состоят из однородных атомов графита, но имеют различные кристаллические решетки.
Алмаз, графит, уголь
Краткая характеристика: алмаз, графит и уголь
Кристаллические решетки графита не имеют прочных связей, они представляют собой отдельные чешуйки и как бы скользят друг по другу, легко отделяясь от общей массы. Графит часто используют в качестве смазки для трущихся поверхностей.
Уголь состоит из мельчайших частиц графита и таких же малых частиц углерода, находящегося в соединении с водородом, кислородом, азотом.
Кристаллическая решетка алмаза жесткая, компактная, обладает высокой твердостью.
Тысячелетиями люди даже не подозревали, что эти три вещества имеют что-то общее. Все это — открытия более позднего времени.
Графит серый, мягкий, жирный на ощупь совсем не похож на черный уголь. Внешне он скорее напоминает металл. Алмаз — сверхтвердый, прозрачный, сверкающий, по внешнему виду совсем отличен от графита и угля, (подробнее: Как используют минералы).
Никаких признаков их родства не давала и природа. Месторождения угля никогда не соседствовали с графитом. В их залежах никогда геологи не обнаруживали сверкающих кристаллов алмаза.
Но время не стоит на месте. В конце XVII века флорентийским ученым удалось сжечь алмаз. После этого не осталось даже крохотной кучки золы. Английский химик Теннант через 100 лет после этого установил, что при сжигании одинаковых количеств графита, угля, и алмаза образуется одинаковое количество углекислого газа. Этот опыт открыл истину.
Взаимопревращения алмаза, графита и угля
Сразу же ученых заинтересовал вопрос: а возможно ли превращение одной аллотропической формы углерода в другую? И ответы на эти вопросы были найдены.
Оказалось, что алмаз полностью переходит в графит, если его нагреть в безвоздушном пространстве до температуры 1800 градусов .
Если через уголь пропускают электрический ток в специальной печи, то он превращается в графит при температуре 3500 градусов.
Превращение — графита или угля в алмаз
Труднее далось людям третье превращение — графита или угля в алмаз. Почти сто лет пытались осуществить его ученые.
Получить из графита алмаз
Первым был, видимо, шотландский ученый Генней. В 1880 году он начал серию своих опытов. Он знал, что плотность графита — 2,5 грамма на кубический сантиметр, а алмаза — 3,5 грамма на кубический сантиметр. Значит, надо уплотнить укладку атомов и получить из графита алмаз, решил он.
Он брал прочный стальной орудийный ствол, наполнял его смесью углеводородов, прочно закрывал оба отверстия и накаливал до красного каления. В раскаленных трубах возникало гигантское, по понятиям того времени, давление.
Не раз оно разрывало сверхпрочные орудийные стволы, как авиационные бомбы. Но все-таки некоторые выдержали весь цикл нагреваний. Когда они остыли, Генней нашел в них несколько темных, очень прочных кристаллов.
— решил Генней.
Искусственный алмаз
Способ получения искусственных алмазов
Через 10 лет после Геннея французский ученый Анри Муассон подверг стремительному охлаждению насыщенный углеродом чугун. Мгновенно застывшая поверхностная корка его, при остывании уменьшаясь в размерах, подвергала внутренние слои чудовищному давлению.
Когда затем Муассон растворял в кислотах чугунные ядрышки, он находил в них крохотные непрозрачные кристаллики.
— решил изобретатель.
Проблема искусственных алмазов
Спустя еще 30 лет, проблемой искусственных алмазов стал заниматься английский ученый Парсонс. В его распоряжении были гигантские прессы принадлежавших ему заводов. Он стрелял из пушки прямо в дуло другого оружия, но алмазов ему получить не удалось.
Впрочем, уже во многих развитых странах мира лежали в музеях искусственные алмазы разных изобретателей. И было выдано не мало патентов на их получение. Но в 1943 году английские физики подвергли скрупулезной проверке полученные искусственным путем алмазы.
И оказалось, что все они не имеют ничего общего с настоящими алмазами, кроме только алмазов Геннея. Они оказались настоящими. Это сразу же стало загадкой, остается загадкой и сегодня.
Превращение графита в алмаз
Наступление продолжалось. Во главе его встал лауреат Нобелевской премии американский физик Перси Бриджмен. Почти полвека занимался он усовершенствованием техники сверхвысоких давлений.
И в 1940 году, когда в его распоряжении оказались прессы, могущие создавать давление до 450 тысяч атмосфер, он начал опыты по превращению графита в алмаз.
Но осуществить это превращение он не смог. Графит, подвергнутый чудовищному давлению, остался графитом. Бриджмен понимал, чего не хватает его установке: высокой температуры.
Видимо, в подземных лабораториях, где создавались алмазы, играла роль и высокая температура. Он изменил направление опытов. Ему удалось обеспечить нагрев графита до 3 тысяч градусов и давление до 30 тысяч атмосфер. Это было уже почти то, что, как мы знаем теперь, необходимо для алмазного превращения.
Но и недостающее «почти» не позволило Бриджмену достичь успеха. Честь создания искусственных алмазов досталась не ему.
Первые искусственные алмазы
Первые искусственные алмазы были получены английскими учеными Бэнди, Холлом, Стронгом и Вентроппом в 1955 году. Они создавали давление в 100 тысяч атмосфер и температуру в 5000 градусов.
В графит добавляли катализаторы — железо, ром, марганец и т. д. И на границе графита и катализаторов возникли желто-серые непрозрачные кристаллы технических искусственных алмазов. Что ж, алмаз идет не только на брилианты, он используется и на заводах, и на фабриках.
Впрочем, несколько позже американские ученые нашли способ получать и прозрачные кристаллы алмаза. Для этого грант подвергают давлению в 200 тысяч атмосфер, а затем электрическим разрядом нагреванию до температуры 5 тысяч градусов.
Кратковременность разряда — он длится тысячные доли секунды — оставляет установку холодной, и алмазы получаются чистыми и прозрачными.
Создание искусственных алмазов
Советские ученые пришли к созданию искусственных алмазов своим путем. Советский физик О.И. Лейпунский провел теоретические исследования и заранее установил те температуры и давления, при которых возможно алмазное превращение графита.
Цифры эти в те годы — это было в 1939 году — показались удивительными, стоящими за границами достижимого для современной техники: давление не менее 50 тысяч атмосфер и температура 2 тысячи градусов.
И все-таки, за стадией теоретических расчетов пришла пора создания опытных конструкций, а затем и промышленных установок. И сегодня работают многочисленные устройства, выпускающие искусственные алмазы и другие, еще более твердые вещества.
Высшее достижение природы в твердости материала не только достигнуто, но уже и перекрыто.
Такова история открытия третьего превращения углерода, самого важного для современной техники.
Как алмаз возник в природе
Но что осталось самого удивительного в алмазном превращении углерода? То, что ученые до сих пор не понимают, как алмаз возник в природе!
Известно, что единственным коренным месторождением алмазов являются кимберлитовые трубки. Это глубокие цилиндрические колодцы диаметром в несколько сот метров, заполненные синей глиной — кимберлитом, с которой вместе и были вынесены на поверхность земли драгоценные камни.
Обработанный алмаз
Гипотеза глубинного рождения алмазов
Наиболее ранней была гипотеза глубинного рождения алмазов. Согласно этой гипотезе, сверкающие кристаллы выделились из расплавленной магмы на глубине около 100 километров, а затем вместе с магмой по трещинам и разломам медленно поднимались к поверхности.
Ну а с глубины в 2—3 километра магма прорывала земную кору и вырывалась на поверхность, образуя кимберлитовую трубку.
Взрывная гипотеза
На смену этой гипотезе пришла другая, вероятно, ее следует назвать взрывной гипотезой. Ее выдвинули Л. И. Леонтьев, А. А. Кадемекий, В. С. Трофимов. По их мнению, алмазы возникают на глубине всего 4—6 километров от земной поверхности.
А требующееся для возникновения алмазов давление создается взрывом, вызванным некоторыми взрывчатыми веществами, проникшими в занимаемые магмой полости из окружающих осадочных пород. Это могут быть нефть, битумы, горючие газы. Авторы гипотезы предложили несколько вариантов химических реакций, в результате которых образуются взрывчатые смеси и возникает свободный углерод.
Эта гипотеза объясняла и высокую температуру, требующуюся для алмазного превращения, и гигантское давление. Но не все особенности кимберлитовых трубок она объясняла. Очень легко было доказать, что породы кимберлитовой трубки образовались при давлении, не превышающем 20 тысяч атмосфер, но невозможно доказать, что они возникли при более высоком давлении.
Сегодня геофизики достаточно точно установили, для каких пород требуются те или иные давления и температуры образования. Скажем, постоянный спутник алмаза — минерал пироп — требует 20 тысяч атмосфер, алмаз — 50 тысяч. Большее, чем для пиропа, и меньшее, чем для алмаза, давление требуют коэсит, стишовит, пьезолит.
Но ни этих, ни других пород, требующих для своего образования столь высоких давлений, в кимберлите нет. Единственное исключение здесь — алмаз. Почему это так? Ответить на этот вопрос решил доктор геолого-минералогических наук Э. М. Галымов.
Почему, спросил он себя, давление в 50 тысяч атмосфер должно быть обязательно свойственно всей массе магмы, в которой творятся алмазы? Ведь магма — поток. В ней возможны и вихри, и быстрины, и гидравлические удары, и пузырьки возникающей местами кавитации.
Гипотеза рождения алмаза в режиме кавитации
Да, именно кавитация! Это удивительно неприятное явление, несущее не мало бед гидравликам! Кавитация может возникнуть на лопастях гидравлической турбины, если она хоть чуть-чуть вышла за границы рассчитанного режима. Такая же беда может постичь и лопасти гидравлического насоса, перешедшего на форсированный режим.
Кавитация может разрушить и лопасти пароходного винта, словно бы надорвавшегося в борьбе за скорость. Она губит, разрушает, разъедает. Да, это точнее всего: разъедает! Сверхпрочные стали, блиставшие зеркальной полировкой поверхностей, превращаются в рыхлую пористую губку.
Словно тысячи крохотных беспощадных и жадных ртов рвали по крохам металл в том месте, где его изгрызла кавитация. Да еще ртов, которым «по зубам» легированный металл, от которого отскакивает напильник! Не мало аварий турбин и насосов, гибели пароходов и теплоходов произошло из-за наличия кавитации. И ста лет не прошло, как разобрались, что же это такое — кавитация.
А действительно, что же это такое? Представим поток жидкости, движущейся в трубе переменного сечения. Местами, в сужениях, скорость течения растет, местами, там, где поток расширяется, скорость течения падает. Одновременно, но по обратному закону изменяется давление внутри жидкости: там, где вырастает скорость, резко падает давление, а там, где скорость уменьшается — давление растет.
Этот закон обязателен для всех движущихся жидкостей. Можно представить, что при некоторых скоростях давление падает до той величины, при которой жидкость закипает, и в ней возникают пузырьки пара. Со стороны кажется, что жидкость в месте кавитации начала кипеть, ее заполняет белая масса крохотных пузырьков, она становится непрозрачной.
Вот эти-то пузырьки и являются главной бедой при кавитации. Как рождаются и как умирают кавитационные пузырьки, еще недостаточно изучено. Неизвестно, заряжены ли внутренние их поверхности. Неизвестно, как ведет себя вещество паров жидкости в пузырьке. А Галымову было поначалу неизвестно, могут ли вообще возникнуть кавитационные пузырьки в магме, заполняющей кимберлитовую трубку.
Ученый произвел расчеты. Оказалось, что кавитация возможна при скоростях течения магмы, превышающих 300 метров в секунду. Такие скорости легко получить для воды, но может ли течь с такой же скоростью тяжелая, густая, вязкая магма? Снова расчеты, расчеты и долгожданный ответ: да, может! Для нее возможны скорости и в 500 метров в секунду.
Дальнейшие расчеты должны были выяснить, будут ли достигаться в пузырьках требующиеся величины температуры и давления — 50 тысяч атмосфер давления и 1500 градусов температуры. И эти расчеты дали положительные результаты.
Средняя величина давления в пузырьке в момент охлопывания достигала миллиона атмосфер! А максимальное давление может быть в десять раз больше. Температура же в этом пузырьке имеет величину в 10 тысяч градусов. Что и говорить, условия далеко перешагнули через предельные для алмазного превращения.
Скажем сразу, условия, которые создает кавитационный пузырек для зарождения алмаза, очень своеобразны. Помимо температур и давлений, по временам возникающих в крохотных объемах этих пузырьков, там проносятся ударные волны, сверкают удары молний — вспыхивают электрические искры.
Звуки вырываются за пределы узкого участка жидкости, охваченного кавитацией. Соединяясь, они воспринимаются как своеобразное гудение, подобное тому, которое доносится из закипающего чайника. Но именно такие условия являются идеальными для зарождающегося алмазного кристалла. Поистине, его рождение происходит в грозе и молниях.
Можно упрощенно и опуская многие детали представить происходящее внутри кавитационного пузырька. Вот повысилось давление жидкости, и кавитационный пузырь начинает исчезать. Двинулись к центру его стенки, и от них сразу же отрываются ударные волны. Они движутся в ту же сторону к центру.
Не надо забывать об их особенностях. Во-первых, они движутся со сверхзвуковой скоростью, во-вторых, за ним остается крайне возбужденный газ, у которого резко поднялись и давление, и температура.
Да, это та же самая ударная волна, что движется по куску горящего тола и превращает мирно горение в яростный, всесокрушительный взрыв. В центре пузырька ударные волны, бегущие с разных сторон, сходятся. При этом плотность вещества в этой точке схождения превосходит плотность алмаза.
Трудно сказать, какую форму там приобретает вещество, но оно начинает расширяться. При этом ему приходится преодолевать противодавление, измеряемое миллионами атмосфер. За счет этого расширения оказавшееся в центре пузырька вещество охлаждается с десятков тысяч градусов всего до тысячи градусов.
И родившийся в первые мгновения расширения зародыш кристалла алмаза сразу попадает в область температур, при которых ему уже не грозит превращение в графит. Мало того, новорожденный кристаллик начинает расти.
Таково, по Галымову, таинство рождения редчайшего из творений природы и драгоценнейшего для современной техники кристалла, одного из аллотропных состояний того самого элемента, которому обязана своим существованием жизнь на нашей планете. Но это совершенно другая сторона в судьбе углерода, которому обязаны своим существованием алмаз, графит и уголь.
(1
Источник: https://LibTime.ru/priroda/almaz-grafit-i-ugol.html
ПОИСК
Так, элемент кислород образует две аллотропные модификации — кислород О2 и озон Оз, элемент углерод также две — алмаз и графит, несколько модификаций образует сера, фосфор, железо и др. [c.119]
Каковы аллотропные модификации углерода Чем обусловлено различие физических свойств алмаза и графита Где применяются алмаз и графит [c.416]
Некоторые химические элементы образуют несколько простых веществ. Это явление получило название аллотропии. Наиример, кислород имеет две аллотропные модификации (или видоизменения), которые различаются составом молекул кислород О2 и озон О3. Аллотропные видоизменения элемента углерода — алмаз и графит имеют разное строение кристаллов. [c.14]
Другое различие между первым и последующим элементами каждой группы заключается в больщей способности первого элемента к образованию я-связей. Это различие в какой-то мере определяется размерами атомов. По мере увеличения размеров атомов боковое перекрывание р-орбиталей, ответственное за образование наиболее прочных п-связей, становится менее эффективным. Это показано на рис. 21.5. Для того чтобы проиллюстрировать этот эффект, рассмотрим два отличия в химических свойствах углерода и кремния, являющихся первыми двумя членами группы 4А. Углерод имеет два кристаллических аллотропа, алмаз и графит. В алмазе атомы углерода связаны друг с другом а-связями в нем не образуются я-связи. В графите боковое пере- [c.285]
Кроме двух аллотропных форм углерода (алмаз и графит), при термическом разложении органических соединений образуются и другие формы, имеющие кристаллические решетки, аналогичные графиту (параллельные, расположенные в одной плоскости шестиугольные слои). Однако расположение плоских шестиугольников нерегулярное, симметрия сохраняется в двух, а не трех, как у графита, измерениях. [c.126]
Физические свойства. Аллотропные модификации углерода— алмаз и графит — резко,отличаются по физическим свойствам. Алмаз — прозрачные кристаллы, очень твердые. Твердость алмаза объясняется строением его кристаллической решетки (рис. 15).
Все четыре элертрона каждого атома углерода в алмазе образуют прочные ковалентные связи с другими атомами углерода. Кристаллическая решетка алмаза имеет тетраэдрическое строение. Расстояние между всеми атомами уг/ерода одинаковое.
Алмаз не проводит электрический то1 , так как в его кристаллической решетке отсутствуют свободные электроны. [c.410]
По способности проводить электрический ток вещества делятся на проводники, полупроводники и изоляторы (диэлектрики). Такое деление довольно условно.
Нет веществ, абсолютно не способных проводить электрический ток, и иногда трудно отнести вещество к тому или иному классу. Электропроводимость зависит от температуры, давления, чистоты вещества (содержание примесей), кристаллической структуры (ср.
, например, алмаз и графит, белое и серое олово), характера химических связей и других факторов. [c.179]
Как указано выше, электропроводимость вещества зависит от кристаллической структуры. Типичный пример тому —алмаз и графит, представляющие собой аллотропные модификации углерода, из которых алмаз практически не проводит электрический ток, а графит проявляет высокую электропроводимость. [c.179]
Для углерода известны два природных аллотропических видоизменения алмаз и графит. [c.83]
Простых веществ. Алмаз И графит являются простыми веществами. Оба они состоят только из атомов углерода. Однако графит отличается от алмаза по химическим и особенно по физическим свойствам. Другим примером могут служить две формы фосфора — белый и красный. [c.12]
Полезно подчеркнуть, что свойства веществ в кристаллическом состоянии зависят не только от состава и условий существования, как в случае газов и жидкостей, но и от внутреннего строения.
Так, хорошо известно, что хотя алмаз и графит совершенно одинаковы по составу, однако по своим свойствам они резко различны.
Алмаз, например, обладает наибольшей твердостью по сравнению со всеми другими природными материалами (вспомним алмазное бурение) графит же, наоборот, очень мягок и применяется для смазки трущихся металлических поверхностей, изготовления карандашей и т. д. [c.121]
Номенклатура различных модификаций еще не унифицирована в должной степени. Многие из них, известные давно, носят различные названия, присвоенные им ранее, например алмаз и графит, кварц, кристобаллит и [c.121]
В заключение заметим, что некоторые вещества обладают одинаковым составом, но отличаются друг от друга типом кристаллической решетки и соответственно физическими и химическими свойствами (например, алмаз и графит). Это свойство кристаллов называется полиморфизмом. [c.86]
На кинетику процесса большое влияние оказывает структура углеродного материала частицы твердого топлива. Наиболее распространенные в природе виды чистого углерода алмаз и графит. Алмаз — типичное кристаллическое образование с четким размещением атомов в кристаллической решетке.
Графит — аморфное углеродное образование, имеющее структуру, состоящую из хаотически распо ложенных кристаллитов. Графит является поликристаллическим материалом — его поверхность образована различными кристаллографическими поверхностями.
Размеры кристаллитов в графите колеблются в широких пределах от десяти до десятков тысяч ангстрем. [c.140]
Хемосорбция начинается при довольно низкой температуре. Например, хемосорбция кислорода на графите и алмазе начинается при температурах выше — 70 К и достаточно интенсивно иДет при комнатной температуре.
Сорбция водорода на атомарно-чис-той поверхности графита достигает заметной величины при 300 К и еще более значительной при 650 К. Теплота сорбции водорода на алмазе и графите составляет 58 и 45 ккал/моль соответственно.
Сорбция СО, СОз и СН4 на угле начинается около 700 К- [c.197]
Кристаллический углерод существует в двух формах алмаз и графит. [c.120]
В свободном состоянии углерод образует два аллотропных видоизменения алмаз и графит. Оба они имеют атомную кристаллическую решетку, но различаются расположением атомов в ней. Решетка алмаза нами уже рассматривалась.
Каждый атом углерода в кристалле алмаза связан ковалентными связями с четырьмя другими, размещенными вокруг него на одинаковых расстояниях (рис. 29). Во всех направлениях в алмазе связи одинаково прочные. [c.
88]
Существенное значение имеет вопрос об устойчивости полиморфных модификаций. Полиморфные модификации различных минералов могут быть устойчивы в самых различных интервалах изменения внешних условий (температуры и давления).
Одни из них обладают весьма широкими границами устойчивости при значительных колебаниях температуры и давления (например, алмаз и графит), другие, наоборот, претерпевают полиморфные превращения в узких пределах изменения внешних условий, например, сера.
Каждой модификации отвечает определенная упругость пара, причем устойчивая при данных внешних условиях модификация по сравнению с неустойчивой обладает меньшей упругостью пара. Устойчивая модификация имеет меньшую растворимость. [c.54]
В свободном виде элементы IVA-группы-твердые простые вещества, их металлический характер увеличивается от С к РЬ.
По физическим свойствам углерод в свободном виде (алмаз и графит) относится к неметаллам (у графита обнаруживаются некоторые признаки металлов) кремний и германий проявляют промежуточные свойства (полупроводники) олово и свинец-типичные металлы (проводники). В ряду напряжений Sn и РЬ стоят непосредственно перед водородом. [c.146]
Обычно говорят химических веществ . Но так как, скажем, алмаз и графит — разные вещества, то их взаимное превращение следовало бы тогда тоже называть химической реакцией. [c.6]
Одно и то же вещество иногда оказывается способным существовать в нескольких различных кристаллических формах, называемых модификациями. Само это явление называется полиморфизмом.
Примером его могут служить алмаз и графит, являющиеся различными кристаллическими модификациями углерода, или кварц, тридимит и кристобаллит — различные кристаллические модификации кремнезема.
[c.28]
Способность одного и того же вещества в зависимости от условий кристаллизации образовывать кристаллы разной формы называют полиморфизмом. Алмаз и графит являются частными случаями полиморфизма.
Под воздействием различных условий полиморфные формы иногда способны переходить одна в другую. При этом изменяются и свойства вещества, например, его плотность и температура плавления. [c.
12]
Углерод. Широко известны две модификации твердого углерода алмаз и графит. [c.200]
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]
Некоторые вещества могут иметь несколько кристаллических форм. Это явление получило название полиморфизма. В природе существуют две кристаллические формы углерода — алмаз и графит, которые различаются строением кристаллической решетки и свойствами (рис. 11). Сера имеет две устойчивые кристаллические формы — ромбическую и моноклинную. [c.31]
Смачиваемость твердых тел феноло-формальдегидной смолой изучали на воздухе. Для всех исследованных твердых поверхностей является общим тот факт, что эти поверхности покрыты слоем кислорода в основном за счет адсорбции, либо окисления.
Адсорбция кислорода на алмазе и графите на воздухе при комнатных температурах и выше неоднократно подтверждалась экспериментально [4]. Металлы на воздухе также покрыты слоем физически и химически сорбированного кислорода.
Этим общим свойством исследованных твердых поверхностей, по-видимому, можно объяснить одинаковую смачиваемость их феноло-формальдегидной смолой.
Смачиваемость и адгезия в исследованных системах должна, очевидно, определяться установлением связей между кислородом твердой поверхности и гидроксильными группами смолы. Деструкция смолы приводит к некоторой потере гидроксильных групп [6, 7, 8], что сказывается на ухудшении смачиваемости (см. табл. 2). [c.127]
Модификации. Известны четыре модификации углерода две природные — алмаз и графит, две искусственные — карбин и поликумулен. [c.273]
Явление аллотропии вызывается двумя причинами 1) различным числом атомов в молекуле (например, кислород О2 и озон Оз) или 2) образованием различных кристаллических форм, например алмаз и графит (см. 57). [c.15]
В природе углерод встречается в виде двух кристаллических (алмаз и графит) и ряда аморфных модификаций. Углерод может переходить из одной модификации в другую. Тройная точка на диаграмме состояния, соответствующая равновесию алмаз — графит — жидкий углерод, лежит при температуре 3800 °С и давлении 12,5-13,0 ГПа.
Равновесие графит — пар при нормальном атмосферном давлении (0,1 МПа) имеет место при 3270 °С. С ростом давления до 10 МПа равновесная температура увеличивается до 3700 °С. Температура тройной точки (графит -жидкость — пар) составляет 3750 50 °С при давлении 12,5 1,5 МПа. В данной работе рассматривается только одна форма углерода — графит.
[c.12]
Алмаз и графит называют ковалентными каркасными кристаллами, потому что они состоят из бесконечных цепочек атомов, связанных друг с другом ковалентными связями, и в них нельзя различить дискретных молекул.
В сущности, любой кусок ковалентного каркасного кристалла можно рассматривать как гигантскую молекулу, атомы которой связаны между собой ковалентными связями. Каркасные ковалентные кристаллы, как правило, плохие проводники тепла и электрического тока.
Сильные ковалентные связи между соседними атомами, пронизывающие, как каркас, всю структуру кристалла, придают таким твердым веществам большую прочность и обусловливают высокую температуру плавления.
Алмаз сублимирует (не плавится, а сразу возгоняется в паровую фазу) при температурах выше 3500″”С. Некоторые из самых твердых известных нам веществ относятся к ковалентым каркасным кристаллам. [c.604]
Простое вещество — вещество, состоящее из атомов одного элемента. Оно может иметь молекулярное или атомное строение. Некоторые элементы образуют несколько простых веществ. Это явление называется аллотропией.
Аллотропия может быть связана с разли шым числом атомов в молекуле (например, обычный кислород О2 и озон О3) или рапи щсм в кристаллической решетке для веществ атомного строения (например, алмаз и графит). [c.
123]
Для вычисления изобарно-изотермических потенциалов этих модификаций в функции давления и температуры были использованы термодинамические величины (энтальпии, энтропии, теплоемкости, сжимаемости и т. д.) алмаза и графита.
Расчет этот представляет весьма кропотливую и трудоемкую операцию, где приходится делать определенные допущения из-за отсутствия некоторых экспериментальных данных, характеризующих алмаз и графит. Проведем такой расчет как приближенным способом, так и наивозможно точным.
Схема такого расчета является совершенно общей для всех расчетов химических и фазовых равновесий в процессах, протекающих при высоких давлениях и температурах. [c.126]
Для последних энтальпии их образования из самих себя условно приняты равными нулю АЯх = АЯу = = ОкДж/моль.
При наличии у элементов нескольких простых веществ в виде полиморфных модификаций (алмаз и графит для углерода) или аллотропных форм (дикислород и озон для кислорода) нулевое значение энтальпии образования приписывают одному их них (эталонному), обычно термодинамически более устойчивому (графит, дикислород).
Причем оно может быть твердым (графит), жидким (ртуть) или газообразным (дикислород), что определяется температурой 298,15 К и нормальным давлением. Вследствие условности нулевых значений энтальпии образования эталонных простых веществ перед обозначением энтальпии всех веществ ставится знак Д. [c.57]
В твердом агрегатном состоянии у веществ могут образоваться не только ионные кристаллические решетки (решетки ионных кристаллов типа НаС1), но также молекулярные и атомные.
Так, твердый иод и твердый диоксид углерода (сухой лед) имеют молекулярные решетки, в узлах которых находятся молекулы I, и СО2 соответственно, а алмаз и графит — атомные решетки, имеющие в узлах атомы углерода С и отличающиеся расположением этих узлов в пространстве. [c.52]
Обе кристаллические модификации углерод—алмаз и графит могут переходить друг в друга. При нагревании графита без доступа воздуха до 2500° С при давлении около 5-10 Па его двумерная кристаллическая решетка перестраивается в трехмерную решетку алмаза.
Известно, что алмаз в принципе можно получить из метана СН4, а графит —из бензола СвНв, если атомы водорода в молекулах заменить на атомы углерода. Напрашивается вопрос нельзя ли получить кристаллическую модификацию углерода с линейным расположением атомов Решить эту проблему удалось советским исследователям А. М.
Сладкову, В. В. Коршаку, Ю. П. Кудрявцеву и В. И. Каса-точкину. Они исходили из ацетилена С2Н2. В основных чертах процесс превращения ацетилена в одномерную модификацию углерода заключается в следующем. Газообразный ацетилен пропускается через раствор соли меди. Атомы меди замещают водород в молекулах С2Н2.
Образовавшиеся ацетилениды меди окисляются водным раствором [c.306]
В химическом отношении алмаз и графит при обычных условиях инертны. Сгорают они лишь в чистом кислороде при температуре около 800 С с образованием СОг. Обе модификации углерода устойчивы к действиям кислот и иделочей.
Реакционная способность карбина выше, чем алмаза и графита. Углерод в аморфном состоянии (уголь, кокс, сажа) легко сгорает на воздухе. Углерод непосредственно реагирует из галогенов только с фтором.
При высоких температурах он соединяется с серой и азотом. [c.184]
Многие химические элементы образуют в свободном виде несколько простых веществ, различных по строению и свойствам.
Это явление называется аллотропией, а обра-зук щиеся вещества — аллотропными видоизменениями или модификациями.
Например, элемент кислород образует две аллотропные модификации — кислород и озон, элемент углерод — также две алмаз и графит несколько модификаций образует элемент фосфор (стр. 248). [c.14]
Поверхностный осмотр привычного мира позволяет сделать вывод о сущестБованпн трех состояний материн твердого, жидкого н газообразного. Более тщательное изучение показывает, что некоторые твердые вещества мог “т существовать в различных кристаллических формах (например, алмаз и графит). Термин фаза применим ко все.м этнм разны.м фор.мам. Таким образом, можно гово- [c.26]
Источник: http://chem21.info/info/1789033/
