Каталог
  

Формула графита и алмаза в химии


Аллотропные вещества: алмаз и графит. Формула графита и алмаза.

Всем известны такие вещества, как графит и алмаз. Графит встречается повсюду. Например, из него делают стержни для простых карандашей. Графит - это вещество вполне доступное и дешевое. Но такое вещество, как алмаз, крайне отличается от графита. Алмаз - это самый дорогой камень, очень редкий и прозрачный, в отличие от графита. В это трудно поверить, но химическая формула графита совпадает с формулой алмаза. В данной статье мы разберем, как такое возможно.

Графит: история и свойства минерала

История графита насчитывает тысячи лет, поэтому точный год начала его применения установить крайне трудно. Графит знаменит тем, что хорошо проводит электрический ток. Кроме того, этот минерал является очень хрупким. Поэтому из него делают стержни для карандашей.

К химическим свойствам минерала можно отнести образование соединений включения со многими веществами, такими как соли и щелочные металлы. Минерал не растворяется в кислотах.

Формула графита - C, то есть он является одной из аллотропных модификаций знаменитого шестого элемента таблицы Менделеева - углерода.

Алмаз: история и свойства минерала

История алмаза очень необычна. Считается, что первый алмаз был найден в Индии. В то время человечество так и не смогло понять всю силу этого камня. Геологам было лишь известно, что этот камень очень твердый и прочный. До 15 века алмазы стоили намного меньше, чем изумруды и рубины. И только потом неизвестный ювелир в процессе работы с камнем придал ему красивую огранку, которую позже стали называть бриллиантовой. Вот тогда-то камень и показал себя во всей своей красе.

Главным образом алмазы используют в промышленности. Этот минерал самый прочный на всем свете, именно поэтому из него делают абразивы, резцы для обработки прочных металлов и многое другое.

Как нам уже известно, формула графита в химии - C, такую же формулу имеет и алмаз.

Различия между алмазом и графитом

Несмотря на то что минералы имеют схожие химические формулы, они резко отличаются друг от друга как внешним видом, так и с химической точки зрения.

Прежде всего, алмаз и графит имеют совершенно различную друг от друга структуру. Ведь графит состоит из сетки шестиугольников, тогда как алмаз имеет кубическую кристаллическую структуру. Хрупкость графита обуславливается тем, что связь между его слоями нарушить очень легко, его атомы спокойно отделяются друг от друга. Из-за этого графит легко поглощает свет, сам он очень темный, в отличие от алмаза.

Структура алмаза отличается тем, что один атом углерода окружен еще четырьмя атомами в виде четырехгранного треугольника или пирамиды. Каждый атом находится на одинаковом расстоянии друг от друга. Связь у атомов очень крепкая, именно поэтому алмаз является таким твердым и прочным. Еще одно свойство алмаза - это то, что он может проводить свет, в отличие от графита.

Странно ли, что формула графита совпадает с формулой алмаза, но при этом минералы совершенно разные? Нет! Ведь алмаз создается природой при огромном давлении, а затем очень быстром охлаждении, тогда как графит возникает при низком давлении, но очень высокой температуре.

Что такое аллотропные вещества?

Аллотропные вещества - это очень важное понятие в химии. Это основа основ, которая позволяет отличать вещества друг от друга.

В школе аллотропные вещества изучают на примере графита и алмаза, а также их различии. Итак, изучив различия алмаза и графита, можно сделать вывод, что аллотропия - это существование в природе двух и более веществ, которые различаются по своему строению и свойствам, но имеют схожую химическую формулу или относятся к одному химическому элементу.

Получение алмаза из графита

Формула графита - C - позволила ученым произвести множество опытов, вследствие чего были найдены аллотропные вещества графита.

Преподаватели рассказывают и школьникам, и студентам о том, как ученые пытались создать алмазы из графита. Эта история очень интересная и увлекательная, а еще она позволяет запомнить о существовании таких аллотропных веществ, как графит и алмаз, и об их различиях.

Некоторое время назад ученые пытались создать алмазы из графита. Они считали, что если формула алмаза и графита одинакова, то они смогут создать алмаз, ведь камень очень дорогой и редкий. Теперь мы знаем, что минерал алмаз появляется в природе при высоком давлении и мгновенном охлаждении. Поэтому ученые решили взорвать ѓрафит, тем самым создав нужные условия для образования алмаза. И на самом деле случилось чудо, после взрыва на графите образовались очень маленькие кристаллы алмаза.

Применение графита и алмаза

На сегодняшний день и графит, и алмаз используют главным образом в промышленности. Но примерно 10 % от всей добычи алмазов идет на ювелирное дело. Чаще всего из графита изготавливают карандаши, так как он очень хрупкий и ломкий, при этом оставляет следы.

fb.ru

Формула алмаза в химии

Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?! Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Химическая формула –

Молярная масса равна г/моль.

Физические свойства – это одно из самых твёрдых веществ с плотностью 3,47—3,55 г/см, обычно бесцветный, но может иметь различные цвета, прозрачный, хрупкий, блестящий.

Плохо проводит электрический ток. Не плавится, сублимируется при , устойчив при нагревании в отсутствие кислорода.

Кристаллическая решетка алмаза гранецентрированная кубическая (а = 0,357 нм, z = 4). Атомы углерода в алмазе имеют -гибридизацию. Каждый атом С в структуре алмаза находится в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре соседних атома.

На рисунке ниже показана элементарная ячейка алмаза:

Химические свойства алмаза

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com

Формула алмаза, его химические и физические свойства

16.01.2018

Плотность алмаза настолько велика, что обработать его ничем другим, как таким же минералом, невозможно. Его использовали в качестве украшения и для хозяйственных нужд, он становился причиной появления легенд. Считается, что минерал полезен при некоторых недугах и наделен магическими свойствами.

Формула алмаза — С — как и у графита, но если изучить отличия между камнями в химии, то окажется, что последний заметно уступает по многим параметрам. Кристалл не имеет аналогов среди минералов, как натуральных, так и выращенных в лабораторных условиях. Из чего состоит алмаз и так ли велика его прочность, благодаря которой он удостоен звания «самый твердый камень Земли»?

Немного о добыче и цвете

Известно несколько версий образования алмазов:

  • Результат повышения температуры силикатов, являющихся соединениями кислорода с кремнием. Кристаллы скрываются в коре Земной мантии, а мощные глубинные взрывы выталкивают их на поверхность.
  • Формирование под одновременным влиянием высоких температур и давления, вызванных падением метеоритов.

Добыча минерала ведется из:

  • Алмазных приисков путем промывания речного и морского песка. Так находят мелкие камушки, углеродный состав которых обозначается буквой C.
  • Алмазных карьеров – мест, где залежи породы расположены у поверхности, что позволяет вести работы открытым методом.
  • Подземных рудников, например кимберлитовых трубок, впервые обнаруженных в XIX веке. Руда добывается путем бурения и прокладки шахт.
  • Алмазных приисков, требующих комбинирования способа работ.

Необработанный драгоценный камень с виду неказист, имеет шероховатую поверхность без блеска. Кристаллы бывают как микроскопическими, так и очень крупными. Масса большинства алмазов редко превышает 15 карат. Исключением являются самородки весом в сотни карат. Сколько весит 1 карат алмаза →

Интерес ювелиров вызывает не более 25 % всех добытых камней. Остальным суждено стать частью промышленных установок и инструментов. Самые мелкие самоцветы превращаются в алмазный порошок.

Цветовая гамма алмазов разнообразна: водянисто-бесцветные, серые, голубые, синие, желтоватые, красные, розовые, зеленые, черные.

Многие экземпляры окрашены неравномерно:

  • зонально, например, только в верхней части;
  • пятнами.

Качество минерала определяет не только цвет или размер, но и наличие/отсутствие включений, дефектов. Разнообразие цветов обусловливает химический состав алмаза и природные условия, при которых происходит его формирование. От этого фактора также зависит невероятная бриллиантовая твердость.

О химических свойствах

Химический состав алмаза чрезвычайно прост – это соединения углерода, массовая доля которых составляет 99,8%. Нормой считается присутствие незначительного количества частичек кальция, бора, азота, магния, кремния или алюминия, проникших в кристаллическую решетку. Это объясняется тем, что абсолютно чистого углерода в природе не существует. Возможно, благодаря примесям алмазы обретают свои уникальные свойства.

Описание, которое имеет кристаллическая структура алмаза, выглядит примерно так: каждый атом, спрятанный в камень, состоит из шести электронов. Под воздействием температур и огромных нагрузок происходит трансформация, в результате чего атомы собираются в определенную цепочку, состоящую из тетраэдров. Перераспределение энергии делает их частью кристаллической ячейки. Частицы, объединенные сигма-связью, получают значительный коэффициент прочности.

Кристаллическая решетка минерала имеет форму гранецентрированного куба. В вершинах располагается по одному атому, а в середине – четыре. Форма кристалла алмаза такова, что 18 атомов оказываются надежно спрятанными внутри. В подобной «упаковке», подкрепленной прочной ковалентной связью, заключается невероятная твердость алмазов.

Уникальные химические свойства алмаза и необычное строение заставляют его люминесцировать разными цветами при попадании в рентгеновские лучи. Подобная характеристика может пригодиться при проверке наличия радиационного излучения.

О свойствах физических

Химическая формула алмаза обуславливает его необыкновенные физические особенности. Они характерны только для этого минерала, и аналогов среди других камней у бриллианта пока нет.

Отличительные свойства алмаза, обусловленные его химическим составом:

  • Показатель преломления алмаза находится в пределах от 2,417 до 2,421. Сочетаясь с сильной дисперсией, равной 0,0574 он заставляет нанесенные при обработке грани блестеть, играя на свету.
  • Алмаз имеет исключительную плотность, равную 3500 кг/м³.
  • Твердость алмаза занимает наивысшую позицию по шкале Мооса с показателем 10. Если говорить об абсолютной твердости, то она в 150 и 1000 раз выше, чем у корунда и кварца соответственно.
  • Говоря про физические свойства алмаза, нельзя не упомянуть его прекрасные изолирующие свойства, обусловленные практически полным отсутствием электронов.
  • Устойчивость к кислотам, способным растворить металлы, которую обеспечивает прочность алмаза, и податливость некоторым щелочным растворам.
  • Плавиться камень начинает при температуре 4000 °С и давлении около 11 ГПа.
  • Сгореть минерал может, но особо беспокоиться нет смысла: это произойдет только при температуре 850-1000 °С на воздухе и при 720-800 °С под струей кислорода.
  • Разогревшись до 2000 °С, находясь в условиях вакуума, алмаз становится графитом и взрывается.

Твердость алмаза настолько велика, что повредить его с помощью металла или другого минерала вряд ли удастся. Но камень может разбиться, упав на прочную поверхность, что говорит о необычайной хрупкости.

Лучепреломление алмазов таково, что, поместив бесцветный кристалл на страницу с печатным текстом, прочитать написанное не получится. Эта характеристика алмаза позволяет отличить подделку от оригинала. Бриллиант вставляется в изделия без фольгированной подложки, если другое не задумано дизайнером, ведь основание, несмотря на кажущуюся прозрачность, все равно останется невидимым. Подробнее о том, как отличить бриллиант от фианита →

Формула алмаза, его химические и физические свойства Ссылка на основную публикацию

kamen.expert

Формула графита в химии

Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?! Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Химическая формула –

Молярная масса равна г/моль.

Физические свойства – это относительно мягкое твёрдое вещество с плотностью 2,08—2,23 г/см, жирное на ощупь черного или серо-черного цвета с металлическим блеском.

Хорошо проводит электрический ток. Имеет низкую твёрдостью (1 по шкале Мооса). Не плавится, сублимируется при , устойчив при нагревании в отсутствие кислорода.

Кристаллическая решетка графита гексагональная (а = 0,24612 нм, с = 0,67079 нм, z = 4). Она состоит из параллельных слоев, которые образованны из правильных шестиугольников, состоящих из атомов углерода. Атомы С каждого слоя находятся напротив центров шестиугольников, которые располагаются в соседних слоях; положение этих слоев повторяется через один, а каждый из них сдвинут относительно друг друга в горизонтальном направлении на 0,1418 нм.

На рисунке ниже показана кристаллическая решетка графита (А, В – это углеродные слои; пунктирными линиями показана элементарная кристаллическая ячейка).

Химические свойства графита

  • Графит взаимодействует с окислителями и с сильными восстановителями:

       

       

       

       

  • В промышленности графит получают с помощью нагревания смеси кокса и пека до .

    Другой способ – это нагревание газообразных углеводородов до в вакууме с получением пироуглерода, который далее нагревают до при давлении 50 МПа с образованием пирографита.

    Применение

    Графит применяется при производстве плавильных тиглей, инертных электродов для электролиза, используется как твёрдый смазочный материал, наполнитель пластмасс, стержень для карандашей, замедлитель нейтронов в ядерных реакторах.

    Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com


Смотрите также