химический каталог




Общая и неорганическая химия

Автор Н.С.Ахметов

в ней атомы связаны двойной связью. Но связь в молекуле С2 оказывается менее прочной, чем две cr-связи в гомоцепях (кДж/моль):

-с-с-с-

374 374

В соответствии с характерными гибридными состояниями орбита-лей атомы углерода могут объединяться в полимерные образования координационной (sp3), слоистой (sp2) и линейной (sp) структуры. Этому соответствуют три типа простых веществ: алмаз, графит и карбин.

Алмаз — кристаллическое вещество с атомной координационной Кубической решеткой (рис. 172, а).

Каждый атом в алмазе образует равноценные прочные tr-связи с четырьмя соседними. Это обусловливает исключительную твердость и отсутствие электронной проводимости в обычных условиях (АЕ = = 5,6 эВ). О жесткой структуре алмаза свидетельствует также очень небольшое значение энтропии алмаза — всего 2,4 ДжДК-моль).

423

Р и с. 172. Структура алмаза (а) и графита (б)

Графит — слоистое кристаллическое вещество с гексагональной структурой (рис. 172, 5). В соответствии с ^-гибридизацией орбита-лей атомы углерода объединяются в макромолекулы Со^ представляющие собой бесконечные слои из шестичленных колец. .^-Гибридное состояние в этом случае стабилизруется делокализованной эт-свя-Зью> образованной за счет четвертого электрона каждого из атомов макромолекулы (рис, 173). тг-Связь в графите делокализована в пределах всей макромолекулы. Этим определяются его электрическая проводимость, серый цвет и металлический блеск, Углеродные слои объединяются в кристаллическую решетку в основном за счет межмолекулярных сил. Прочность химических связей в плоскости макромолекулы (716 кДж/моль] значительно больше, чем между слоями (всего 17 кДж/моль). Поэтому графит довольно мягок, легко расслаивается, химически несколько активнее алмаза. Плотность графита (2,1—2,5

г/см3) ниже! чем алмаза (3,5 г/сМ'Ч); значение энтропии, напротив, у графита больше и составляет 5,74 Дж/(К-моль).

Р и с. 173. Ориентация р-орбиталей атомов углерода в слое графита С2«,

424

К а р б и н — черный порошок (пл. 1,9—2 г/см3); его решетка гексагональная, построена из прямолинейных цепочек Сте! в которых каж-

дый атом образует по две и тг-связи. sp-Гибридизация орбиталей углерода отвечает объединению атомов в цепи вида

-CsEC-OC-fe (полиин)

или

Существование двух линейных структур доказано как физическими, так и химическими методами (в частности, при озонировании полиин превращается в щавелевую, а поликумулен — в угольную кислоту). Карбин — полупроводник (ЛЕ = 1 эВ). Под влиянием света его электрическая проводимость резко возрастает. Карбин синтезирован в начале 60-х годов. Позднее он был обнаружен в природе.

В соответствии с возрастанием порядка связи между атомами углерода в ряду алмаз — графит — карбин межъядерное расстояние d^, в этом ряду

уменьшается: 0,155; 0,142 и 0,128 нм (рис. 174). Расстояние между слоями в графите 0,335 нм. Расстояние между цепями в карбине 0,295 нм.

По значению стандартной энтропии модификации углерода располагаются в следующий ряд; S° (карбин) > S° (графит) > S'; (алмаз).

0,16

з Алмаз

0,15

1Бензал

ЪЗтилен ^Харбин

Ацетиле/г*

Из сопоставления теплот сгорания алмаза (—395,3 кДж/моль), графита (—393,5 кДж/моль) и карбина (—360,0 кДж/моль) следует, что наиболее стабильная модификация углерода — карбин, а наименее стабильная — алмаз.

0,1%

0,13

ГРАФИТ)

^[ АЛМАЗ) ,

о,'г{-

Вследствие очень высокой энергии активации превращения модификаций углерода возможны лишь при особых условиях. Так, алмаз превращается в графит при нагревании до 1000—1500 °С (без доступа воздуха). Переход графита в алмаз

ДЯ > 0, AS < 0

вследствие очень незначительного уменьшения объема согласно принципа Ле Шателье требует очень высокого давления (0-Ю9—

10-1010 Па). Повышение температуры небла- д j 2 J п

гоприятно для смещения равновесия, но оно р и г , 74 Влияние порядка

необходимо для достижения приемлемой связи п на. межъядерное рас-

скорости процесса. Процесс проводят при стояние в соединениях угле-

-2000 °С. рода

425

Освоен метод получения алмаза при низком давлении. Наращивание алмаза осуществляется на алмазной затравке в атмосфере углеводородного газа (метан, этан) при температуре порядка 10Q0 "С, Такой способ позволяет получать алмазный порошок или кристаллы алмаза в виде "усов". Образующиеся кристаллы отличаются высокой чистотой.

Получаемый при термическом разложении органических соединений черный графит, или уголь, представляет собой тонкоизмельченный графит. Технически наиболее важными сортами черного графита являются кокс, древесный уголь, животный уголь и сажа. Все разновидности углерода тугоплавки.

При обычной температуре элементный углерод весьма инертен. При высоких же температурах он непосредственно взаимодействует с многими металлами и неметаллами. Углерод проявляет восстановитель ны^ свойства, что широко используется в металлургии.

Для реакции

С| графит] + 02(г) = С02(г)

изменение энтропии незначительно (AS ~ 0), поэтому изменение энергии Гиббс

страница 126
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

Скачать книгу "Общая и неорганическая химия" (5.36Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
световой короб 5 метров
дача на новой риге новая
Кникните, вся техника со скидкой в KNS по промокоду "Галактика" - GigaByte GA-X99P-SLI - офис продаж на Дубровке со стоянкой для клиентов.
врав 6,3 сх

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)