Скачать

Алмаз-графит

Алмаз. При слове “алмаз” сразу же вспоминаются окутанные завести тай-

ны истории,повествующие о поисках сокровищ.Когда-то люди, охотившие-

ся за алмазами, и не подозревали, что предметов их страсти является криста-

ллический углерод-тот самый углерод, который образует сажу, копоть и уго-

ль.Впервые это доказал Лавуазье.Он поставил опыт по сжиганию алмаза, ис-

пользуя собранную специально для этой цели зажигательную машину.Ока-

залось, алмаз сгорает на воздухе при темпратуре около 700 С, не оставляя

твердого остатка, как и обычный уголь.

В структуре алмаза каждый атом углерода имеет четырех соседей, которые

расположены от него на равных расстояниях в вершинах тетраэдра. Весь

кристалл представляет собой единый трехмерный каркас. С этим связаны

многие свойства алмаза, в частности его самая высокая среди минералов тве

рдость.Она-то и дала камню имя, которое происходит от греч.”адамас”-“тве-

рдый”,”непреклонный”,”несокрушимый”.

Кристаллы алмаза, особенно ограненные (бриллианты), очень сильно пре-

ломляют свет. Этим и обусловлена знаменитая “игра бриллиантов”.

В России ювелирные алмазы вошли в моду в середине 18 в.Ими украшали

не только царские диадемы и скипетры, но также брелки, застежки, трости,

табакерки и даже обувь! Мелкие алмазы используются для резки стекла и

металлов, служат наконечниками сверл, резцов. Алмазный порошок издре-

вле применяют для полировки и огранки драгоценных камней.

Графиит. В древности графит считали одним из минералов свинца, воз-

можно из-за того, что, подобно свинцу, он оставляет на бумаге след.В 18 в.

К.В.Шееле доказал, что графит предсталяет собой “особый минеральный

уголь”.Родственные отношения между алмазом и графитом были подробно

изучены коллегой Лавуазье французским химиком Луи Бернаром Гитоном

де Морво:при осторожном нагревании алмаза без доступа воздуха он по-

лучил порошок графита.

Графит-мягкое вещество серого цвета. Атомы углерода связаны в нем в

плоские слои, состоящие из соединенных ребрами шестиугольником, на-

подобие пчелиных сот. Каждый атом в таком слое имеет трех соседей, уг-

ол между связями С-С-С равен 120 . Для образования трех ковалентных

связей атом предоставляет три электрона,а четвертый электрон, образуя

п-связи, делокализован по всему кристаллу.Этим обьясняются такие сво-

йства графита, как металлический блеск и электропроводность.

Поскольку электронные облака атомов из соседних плоских слоев пере-

крываются, между слоями возникают слабые связи, которые рвутся даже

при незначительной нагрузке. Для того чтобы в этом убедиться, доста-

точно провести карандашом по листу бумаги: на листе останется след из

чешуек графита.

Графит широко применяется в технике. Графитовый порошок исполь-

зуют для изготовления минеральных красок, а также в качестве смазочно-

го материала-между отдельными слоями графита взаимодействие настоль-

ко слабое, что возникает скольжение. Графитовые стержни служат электродами во многих электрохимических процессах; из смеси графита

с глиной изготовляют тигли для плавки металлов. Блоки из особо чисто-

го графита являются основным материалом для создания атомных реакто-

ров. В первом отечественном реакторе,например,было использовано 450т

графита.

В отсутствие кислорода графит и алмаз выдерживают нагревание до вы-

соких температур: эти вещества переходят в газовую фазу в виде молекул

сп лишь при 3000 С. Поэтому графит используют как теплозащитный ма-

териал для головных частей ракет.

Графит-наиболее устойчивая при комнатной температуре аллотропная

модификация углерода. Теоретически все алмазы должны были уже дав-

но превратиться в графит, но с заметной скоростью такая реакция идет

лишь начиная с температуры около 1000 С,а при 2000 С она происходит

почти мгновенно. Однако с практической точки зрения гораздо больший

интерес представляет обратный процесс-превращение графита в алмаз.

Это становится возможным при температуре около 3000 С и давлении

3*106 атм. К сожелению, алмазы, которые удается получить из графита,

обычно очень мелкие и невысокого качества. Они могут быть использо-

ваны лишь для технических целей.