На сайті 11893 реферати!

Усе доступно безкоштовно, тому ми не платимо винагороди за додавання.
Авторські права на реферати належать їх авторам.

Алотропія та її значення

Реферати > Хімія > Алотропія та її значення

Зміст:

введення 3

карбон .3

алмаз .3

графіт 4

карбін 5

фулерен 5

фосфор 6

білий фосфор 6

червоний фосфор .7

світло-червоний фосфор 8

фіолетовий фосфор .8

чорний фосфор 8

миш’як 9

металічний миш’як .9

жовтий миш’як 9

оксиген 9

кисень .9

озон .9

сульфур 10

ромбічна сірка 10

моноклинна сірка .11

пластична сірка .11

селен 11

сірий селен 11

червоний селен 11

аморфний селен .11

склоподібний селен .11

телур 12

металічний телур .12

аморфний телур .12

висновок 12

список літератури 13

Алотропія – явище, коли проста речовина складається з певної кількості атомів одного і того ж елемента, які зв’язані між собою у певному порядку або утворюють кристалічні гратки, що відрізняються від інших кристалічних граток, побудованих атомами цього елемента. Цей термін ввів Йонс Якоб Берцеліус. Різні форми цього елементу називаються алотропами. Алотропія зумовлена різними ковалентними зв’язками атомів елементів.

Карбон

Алмаз

Перший, хто довів, що алмаз – це вуглець, був Лавуазьє. Він провів дослід де спалював алмаз. Виявилось, що алмаз горить при температурі 700°С, не залишаючи твердого залишку, як і звичайне вугілля.

Алмаз – один з перших речовин, структура якого була досліджена за допомогою рентгеноструктурного методу Бреггом(1913). У його гратці кожен атом карбону оточений тетраєдрично, на рівних відстанях, чотирма іншими атомами. Кут становить 109°28′. Атоми перебувають у стані sp3-гібридизації. Вони зв’язані міцними ковалентними неполярними зв’язками. З цим пов’язані його властивості, особливо мінеральна твердість (має найвищу твердість за шкалою Мооса) і тугоплавкість (tпл.>4000°С). Але у той час алмаз дуже крихкий і його можна розтерти в порошок у металевій ступці. Має високу теплопровідність – проводить тепло краще за деяки метали (у 4 рази більше ніж Cu), але він не проводить струм. Зразки його у чистому вигляді сильно заломлюють світло. Ще він не розчиняється в розчиниках, бо для того, щоб забрати один атом карбону з поверхні гратки повинні розірватися дуже міцні ковалентні зв’язки.

Алмаз має низьку реакційноздатність. На нього не діють ні кислоти, ні основи. Разом з тим алмаз, нагрітий в кисні до температури вище 800°С, згорає до двуокису вуглецю. Якщо ж сильно нагріти алмаз без доступу кисню, то він перетворюється в графіт.

Завдяки винятковій твердості, алмаз широко застосовують для різання скла, буріння гірських порід і шліфування особливо твердих матеріалів, а, завдяки властивості заломлювання світла, з алмазу виготовляють прикраси.

Графіт

Стародавні вчені вважали графіт одним із мінералів свинцю, можливо тому, що він, як і свинець, залишає на папері слід. У XVIII столітті К.В.Шееле довів, що графіт – це „особливий мінеральний вуголь”. Рідні зв’язки між графітом і алмазом вивчав Луї Бернар Гітон де Морво(1737-1816р.): при обережному нагріванні алмазу без доступу повітря він отримав порошок графіту.

Графіт – темно-сіра кристалічна речовина зі слабким металічним блиском, масна на дотик. Атоми карбону перебувають у стані sp2-гібридизації і об’єднані в плоскі шари, що складаються з правильних шестикутників. У них кожен атом карбону сполучений міцними ковалентними зв’язками з трьома сусідніми атомами (три δ-зв’язки). Зв’язки направлені один до одного під кутом 120°. Четвертий валентний електрон кожного атома в шарі залишається рухливим, як у металів, і може переміщюватись від одного атома карбону до іншого. За рахунок таких електронів виникає металічний зв’язок. Цим пояснюється висока електрична провідність графіту (але гірша, ніж у металів), а також його теплопровідність та металічний блиск.

Відстань між шарами графіту досить велика (0,335 нм), а сили взаємодії між ними порівняно слабкі (це в основному міжмолекулярні сили). Тому графіт розщеплюється на тонкі лусочки, які самі по собі дуже міцні. Лусочки легко прилипають до паперу.

Графіт застосовується у виробництві грифелів для олівців, а також електродів. В суміші з технічними маслами використовується як мастило: його лусочки легко усувають нерівності поверхні, яку змащують. Оскільки він тугоплавкий і добре витримує різку зміну температур, із суміші графіту і глини виготовляють плавильні тиглі для металургії. Використовують графіт і в ядерних реакціях.

Графіт використовують для одержання штучних алмазів. Коли вчені досліджували процес переходу графіту в алмаз, вони прийшли до висновку, що для цього потрібні високі температура і тиск. Незвичайна роль металів в одержанні алмазів була відкрита випадково. Французький хімік Андре Муассан вилив розплав чавуна з дуже високим вмістом карбону в льодяну воду і побачив в утвореному металі дрібні кристалики алмазу. Залізо зіграло роль каталізатора. У 1953р група шведських фізиків застосували високий тиск і температуру і отримали вперше в світі штучні алмази із графіту. У 1961р в Росії був розроблений промисловий метод синтезу алмазів із графіту при температурі 1800-2500°С і тиску 500атм в присутності каталізатора нікеля.

Карбін

Карбін – дрібнокристалічний порошок чорного кольору. У 60-х роках вперше його синтезував російський хімік Сладков, пізніше він був знайдений у природі. Кристали складаються з лінійних ланцюгів із атомів карбону. Відомо декілька форм карбіну, які відрізняються станом гібридизації карбону в ланцюгах: –С≡С–С≡С– (α-карбін) та =С=С=С=С= (β-карбін). Відстань між ланцюгами менша ніж в графіті, тому густина та твердість карбіну більша за графіт, але поступається алмазу. Вчені встановили, що карбін утворюється при перегонці графіту при температурі 2000°С та низькому тиску. Та перетворюється в графіт під час нагрівання до 2800°С без доступу повітря.

Фулерен

Алмаз, графіт і карбін мають немолекулярну будову. У 1996р. троє вчених – Гарольд Крото(Великобританія), Роберт Керл і Річард Смеллі(США) – отримали Нобелевську премію в галузі хімії за відкриття у 1985р. молекулярної форми карбону – фулерена. Фуренам належать речовини з кратним числом атомів карбону в молекулі: С60, С108, С1020 щодо. Структура молекули складається з атомів, об’єднаних у п’яти- та шестикутники зі спільними ребрами. Назву вони свою отримали за прізвищем американського архітектора та інженера Річарда Бакмінстера Фулерена, який побудував на виставці в Монреалі у 1967р. павільйон США, використовуючи конструкцію із зібраних п’яти- та шестикутників.

В 1990р. було вивчено будову простішого фулерена, який має 60 атомів карбону. Це бакмінстерфулерен. Молекула С60 нагадує футбольний м’яч: вона складається з 12 п’ятикутників і 20 шестикутників. Такий багатогранник має високу симетрію, близьку до сферичної. Кожен атом карбону в молекулі С60, як і в графіті, зв’язан з трьома іншими атомами. В перших дослідах фулерени отримували випаровуванням графіту в атмосфері гелію під дією потужного лазерного імпульсу. Пізніше дізнались, що фулерени утворюються при пропусканні гелію через електричну дугу між графітовими електродами. На стінках реактора осідає сажа, яка має до 15% фулеренів.

Перейти на сторінку номер: 1  2  3 Версія для друкуВерсія для друку   Завантажити рефератЗавантажити реферат