Каталог
  

Графит имеет кристаллическую решетку


Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Кристаллическая решетка графита имеет явно выраженную слоистую структуру, отличающуюся легким перемещением Слоев друг относительно друга. Твердость графита не велика и изменяется в зависимости от направления относительно кристаллографических осей решетки в 5 раз с лишним. Графит обладает крупнокристаллическим строением, что отличает его от мелкокристаллических углей, в частности от сажи, которая имеет особо мелкодисперсионное кристаллическое строение.  [1]

Кристаллическая решетка графита имеет гексагональную структуру в виде так называемых базисных плоскостей, расположенных одна над другой, причем центры их приходятся над одним из углов плоскостей, лежащих выше и ниже, согласно фиг. В базисной плоскости все атомы углерода связаны между собой прочными связями.  [2]

Кристаллическая решетка алмазе.| Диаграмма состояния углерода.  [3]

Кристаллическая решетка графита ( рис. 30) состоит из плоских углеродных слоев, находящихся на расстоянии 0 335 нм и слабо связанных между собой. Химическая связь между атомами в одном слое аналогична связям в ароматических соединениях, например бензоле. С-С - свнзи в плоскости представляют собой совокупность о-связей, образованных sp1 - гибридными орбиталями, и делокализованной я-связи.  [4]

Кристаллическая решетка графита имеет явно выраженную слоистую структуру, отличающуюся легким перемещением слоев друг относительно друга. Твердость графита не велика и изменяется в зависимости от направления относительно решетки в 5 С лишним раз. Графит обладает крупнокристаллическим строением, что отличает его от мелкокристаллических углей, в частности от сажи, которая имеет особо мелкодисперсионное кристаллическое строение.  [5]

Кристаллическая решетка графита имеет явно выраженную слоистую структуру, отличающуюся легким перемещением слоев друг относительно друга. Твердость графита невелика и изменяется в зависимости от направления относительно решетки в 5 с лишним раз. Графит обладает крупнокристаллическим строением, что отличает его от мелкокристаллических углей, в частности от сажи, которая имеет особо мелкодисперсионное кристаллическое строение.  [6]

Кристаллическая решетка графита имеет явно выраженную слоистую структуру, отличающуюся легким перемещением слоев друг относительно друга. Твердость графита не велика и изменяется в зависимости от направления относительно кристаллографических осей решетки в 5 раз с лишним. Графит обладает крупнокристаллическим строением, что отличает его от мелкокристаллических углей, в частности от сажи, которая имеет особо мелкодисперсионное кристаллическое строение.  [7]

Кристаллическая решетка графита гексагональная. Он имеет слоистое строение и обладает низкой твердостью, высокой электропроводимостью и теплопроводностью, а также способностью гасить вибрации.  [8]

Кристаллическая решет.| Кристаллическая решетка графита.  [9]

Кристаллическая решетка графита ( рис. 29) имеет слоистую структуру. Каждый слой образован правильными шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода с расстоянием между ядрами 1 42 А. Расстояние между слоями равно 3 40 А. Взаимодействие между атомами соседних слоев сравнительно слабое, чем и вызывается слоистость и мягкость графита.  [10]

Кристаллическая решетка графита представлена на рис. V-7, стр.  [11]

Известная кристаллическая решетка графита с послойным расположением атомов углерода может быть ничем иным, как гиперфуллерен.  [12]

Кристаллическая структура нитрида бора.  [13]

Сходство кристаллических решеток графита и BN позволяет предполагать, что последний должен обладать хорошими смазывающими свойствами. Однако данные по этому вопросу очень противоречивы, и широкого применения в качестве твердой смазки нитрид бора не получил.  [14]

В кристаллической решетке графита каждый атом углерода связан только с тремя соседними атомами. Четвертый же электрон у каждого атома углерода не локализован, что и обусловливает хорошую электрическую проводимость графита.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Кристаллическая решетка

Твердые кристаллы можно представить как трехмерные конструкции, в которых четко повторяется один и тот же элемент структуры во всех направлениях. Геометрически правильная форма кристаллов обусловлена ​​их строго закономерным внутренним строением. Если центры притяжения атомов, ионов или молекул в кристалле изобразить в виде точек, то получим трехмерное регулярное распределение таких точек, которое называется кристаллической решеткой, а сами точки — узлы кристаллической решетки. Определенная внешняя форма кристаллов является следствием их внутренней структуры, которая связана именно с кристаллической решеткой.

Кристаллическая решетка — это воображаемый геометрический образ для анализа строения кристаллов, который представляет собой объемно-пространственную сетчатую структуру, в узлах которой располагаются атомы, ионы или молекулы вещества.

Для характеристики кристаллической решетки используют следующие параметры:

  1. Энергия кристаллической решетки Екр [КДж / моль] — это энергия, выделяющаяся при образовании 1 моля кристалла из микрочастиц (атомов, молекул, ионов), которые находятся в газообразном состоянии и удалены друг от друга на такое расстояние, что исключается возможность их взаимодействия.
  2. Константа кристаллической решетки d [A0] — наименьшее расстояние между центрами двух частиц в соседних узлах кристаллической решетки, соединенных химической связью.
  3. Координационное число — количество ближайших частиц, окружающих в пространстве центральную частицу и сочетаются с ней химической связью.

Основой кристаллической решетки является элементарная ячейка, которая повторяется в кристалле бесконечное количество раз.

Элементарная ячейка — это наименьшая структурная единица кристаллической решетки, которая обнаруживает все свойства ее симметрии.

Упрощенно элементарную ячейку можно определить как малую часть кристаллической решетки, которая еще выявляет характерные особенности ее кристаллов. Признаки элементарной ячейки описываются с помощью трех правил Бреве :

  • симметрия элементарной ячейки должна соответствовать симметрии кристаллической решетки;
  • элементарная ячейка должна иметь максимальное количество одинаковых ребер а, b, с и одинаковых углов между ними a, b, g. ;
  • при условии соблюдения первых двух правил элементарная ячейка должна занимать минимальный объем.

Для описания формы кристаллов используют систему трех кристаллографических осей а, b, с, которые отличаются от обычных координатных осей тем, что они являются отрезками определенной длины, углы между которыми a, b, g могут быть как прямыми, так и непрямыми.

Модель кристаллической структуры: а) кристаллическая решетка с выделенной элементарной ячейкой; б) элементарная ячейка с обозначениями гранных углов

Форму кристалла изучает наука геометрическая кристаллография, одним из основных положений которой является закон постоянства гранных углов: для всех кристаллов данного вещества углы между соответствующими гранями всегда остаются одинаковыми.

Если взять большое количество элементарных ячеек и заполнить ими плотно друг к другу определенный объем, сохраняя параллельность граней и ребер, то образуется монокристалл идеальной строения. Но на практике чаще всего встречаются поликристаллов, в которых регулярные структуры существуют в определенных пределах, по которым ориентация регулярности резко меняется.

В зависимости от соотношения длин ребер а, b, с и углов a, b, g между гранями элементарной ячейки различают семь систем — так называемых сингоний кристаллов. Однако элементарная ячейка может быть построенной и таким образом, что она имеет дополнительные узлы, которые размещаются внутри ее объема или на всех ее гранях — такие решетки называются соответственно объемноцентрированными и гранецентрированными. Если дополнительные узлы находятся только на двух противоположных гранях (верхний и нижний), то это базоцентрированная решетка. С учетом возможности дополнительных узлов существует всего 14 типов кристаллических решеток.

Внешняя форма и особенности внутреннего строения кристаллов определяются принципом плотной «упаковки»: наиболее устойчивой, а потому и наиболее вероятной структурой будет такая, которая соответствует наиболее плотному расположению частиц в кристалле и в которой остается наименьшее по объему свободное пространство.

Типы кристаллических решеток

В зависимости от природы частиц, содержащихся в узлах кристаллической решетки, а также от природы химических связей между ними, различаются четыре основных типа кристаллических решеток.

Ионные решетки

Ионные решетки построены из разноименных ионов, расположенных в узлах решетки и связанные силами электростатического притяжения. Поэтому структура ионной кристаллической решетки должна обеспечить ее электронейтральность. Ионы могут быть простыми (Na+, Cl—) или сложными (Nh5+, NO3—). Вследствие ненасыщенности и ненаправленности ионной связи ионные кристаллы характеризуются большими координационными числами. Так, в кристаллах NaCl координационные числа ионов Na+ и Cl— равна 6, а ионов Cs+ и Cl— в кристалле CsCl — 8, поскольку один ион Cs+ окружен восемью ионами Cl—, а каждый ион — Cl — соответственно восемью ионами Cs+. Ионные кристаллические решетки образуются большим количеством солей, оксидов и оснований.

Примеры ионных кристаллических решеток: а) NaCl; б) CsCl

Вещества с ионными кристаллическими решетками имеют сравнительно высокую твердость, они достаточно тугоплавкие, нелетучие. В отличие от металлов ионные соединения очень хрупкие, поэтому даже небольшой сдвиг в кристаллической решетке приближает друг к другу одноименно заряженные ионы, отталкивания между которыми приводит к разрыву ионных связей и как следствие — к появлению в кристалле трещин или к его разрушению. В твердом состоянии вещества с ионной кристаллической решеткой относятся к диэлектрикам и не проводят электрический ток. Однако при расплавлении или растворении в полярных растворителях нарушается геометрически правильная ориентировка ионов относительно друг друга, сначала ослабляются, а затем разрушаются химические связи, поэтому меняются и свойства. Как следствие, электрический ток начинают проводить как расплавы ионных кристаллов, так и их растворы.

Атомные решетки

Эти решетки  построены из атомов, соединенных между собой ковалентной связью. Они, в свою очередь, делятся на три типа: каркасные, слоистые и цепочечные структуры.

Каркасную структуру имеет, например, алмаз — одно из самых твердых веществ. Благодаря sp3 -гибридизации атома углерода строится трехмерная решетка, которая состоит исключительно из атомов углерода, соединенных ковалентными неполярными связями, оси которых размещаются под одинаковыми валентными углами (109,5o).

Каркасная структура атомной кристаллической решетки алмаза

Слоистые структуры можно рассматривать как огромные двумерные молекулы. Для слоистых структур присущи ковалентные связи внутри каждого слоя и слабое вандерваальсовское взаимодействие между соседними слоями.

Слоистые структуры атомных кристаллических решеток: а) CuCl2 ; б) PbO. На моделях с помощью очертаний параллелепипедов выделены элементарные ячейки

Классическим примером вещества со слоистой структурой является графит, в котором каждый атом углерода находится в состоянии sp2 -гибридизации и образует в одной плоскости три ковалентные s-связи с тремя другими атомами С. Четвертые валентные электроны каждого атома углерода являются негибридизированными, за их счет образуются очень слабые вандерваальсовские связи между слоями. Поэтому при приложении даже небольшого усилия, отдельные слои легко начинают скользить друг вдоль друга. Этим объясняется, например, свойство графита писать. В отличие от алмаза графит хорошо проводит электричество: под воздействием электрического поля нелокализованные электроны могут перемещаться вдоль плоскости слоев, и, наоборот, в перпендикулярном направлении графит почти не проводит электрического тока.

Слоистая структура атомной кристаллической решетки графита

Цепочечные структуры характерны, например, для оксида серы (SO3)n , киновари HgS,  хлорида бериллия BeCl2, а также для многих аморфных полимеров и для некоторых силикатных материалов, таких, как асбест.

Цепная структура атомной кристаллической решетки HgS: а) проекция сбоку б) фронтальная проекция

Веществ с атомной строением кристаллических решеток сравнительно немного. Это, как правило, простые вещества, образованные элементами IIIА- и IVA-подгрупп (Si, Ge, B, C). Нередко соединения двух разных неметаллов имеют атомные решетки, например, некоторые полиморфные модификации кварца (оксид кремния SiO2 ) и карборунда (карбид кремния SiC).

Все атомные кристаллы отличаются высокой прочностью, твердостью, тугоплавкостью и нерастворимостью практически ни в одном растворителе. Такие свойства обусловлены прочностью ковалентной связи. Вещества с атомной кристаллической решеткой имеют широкий диапазон электрической проводимости от изоляторов и полупроводников до электронных проводников.

Атомные кристаллические решетки некоторых полиморфных модификации карборунда — карбида кремния SiC

Металлические решетки

Эти кристаллические решетки содержат в узлах атомы и ионы металлов, между которыми свободно движутся общие для них всех электроны (электронный газ), которые образуют металлическую связь. Особенность кристаллических решеток металлов заключается в больших координационных числах (8-12), которые свидетельствуют о значительной плотность упаковки атомов металлов. Это объясняется тем, что «остовы» атомов, лишены внешних электронов, размещаются в пространстве как шарики одинакового радиуса. Для металлов чаще всего встречаются три типа кристаллических решеток: кубическая гранецентрированная с координационным числом 12 кубическая объемноцентрированная с координационным числом 8 и гексагональная, плотной упаковки с координационным числом 12.

Особые характеристики металлического связи и металлических решеток обусловливают такие важнейшие свойства металлов, как высокие температуры плавления, электро- и теплопроводность, ковкость, пластичность, твердость.

Металлические кристаллические решетки: а) кубическая объемноцентрированная (Fe, V, Nb, Cr) б) кубическая гранецентрированная (Al, Ni, Ag, Cu, Au) в) гексагональная (Ti, Zn, Mg, Cd)

Молекулярные решетки

Молекулярные кристаллические решетки содержат в узлах молекулы, соединенные между собой слабыми межмолекулярными силами — вандерваальсовскими или водородными связями. Например, лед состоит из молекул воды, удерживающихся в кристаллической решетке водородными связями. К тому же типу относятся кристаллические решетки многих веществ, переведенных в твердое состояние, например: простые вещества Н2, О2, N2, O3, P4, S8, галогены (F2, Cl2, Br2, I2), «сухой лед» СО2, все благородные газы и большинство органических соединений.

Молекулярные кристаллические решетки: а) йод I2 ; б) лед Н2О

Поскольку силы межмолекулярного взаимодействия слабее, чем силы ковалентной или металлической связи, молекулярные кристаллы имеют небольшую твердость; они легкоплавкие и летучие, нерастворимые в воде и не проявляют электропроводности.

www.polnaja-jenciklopedija.ru

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 2

В кристаллической решетке графита каждый атом углерода связан только с тремя соседними атомами. Четвертый же электрон у каждого атома углерода не локализован, что и обусловливает хорошую электропроводность графита.  [16]

В кристаллической решетке графита каждый атом углерода связан только с тремя соседними атомами. Эта связь осуществляется тремя электронами. Четвертый же электрон у каждого атома углерода не локализован, что и обусловливает хорошую электропроводимость графита.  [17]

В кристаллической решетке графита каждый атом углерода связан только с тремя соседними атомами. Эта связь осуществляется тремя электронами, находящимися на 5р2 - гибридных орбиталях. Четвертый же электрон у каждого атома углерода не локализован, что и обусловливает хорошую электрическую проводимость графита.  [18]

В кристаллической решетке графита ( рис. 18 6) атомы углерода расположены в узлах правильных шестиугольников. Как и в алмазе, каждый атом углерода соединен с четырьмя другими. Поэтому в пределах слоя связи между атомами очень прочные, а между слоями слабые. Этим объясняется малая твердость графита и легкая расщепляемость его на тонкие слои - чешуйки.  [19]

Молекулярная структура графита.  [20]

В кристаллической решетке графита атомы углерода располагаются в виде параллельных плоских слоев, которые относительно далеко отстоят друг от друга, при этом атомы углерода в каждой плоскости имеют прочные межатомные связи. Поэтому связь между слоями значительно слабее, чем внутри слоя, и под воздействием внешних сил происходит скольжение - смещение одних слоев относительно других. Графиту присуща способность адсорбироваться на трущейся поверхности контркольца с образованием прочной пленки, ориентированной в направлении скольжения. Графит инертен к большому количеству агрессивных жидкостей и газов, не растворяется в растворителях органического и неорганического происхождения, не воздействует со многими кислотами ( исключая хромовую, азотную и концентрированную серную), стоек в растворах щелочей и солей. При трении разрушение графита происходит по границе кристаллов.  [21]

Особенности строения кристаллических решеток графита и алмаза приводят к заметному различию их физических и химических свойств.  [22]

Атомы в кристаллической решетке графита взаимодействуют так же, как атомы металлов: они ионизированы положительно, а связь между ними осуществляют быстро вращающиеся электроны. Но степень ионизации невелика. Из четырех валентных электронов в электронный газ поступает только один.  [23]

Предполагали, что кристаллическая решетка графита возникает в период пластического состояния угля.  [24]

Относительное изменение параметров кристаллической решетки графита с и а в зависимости от флюенса нейтронов при различной температуре показано на рис. 3.3. Как видно из графика, зависимости относительного изменения параметров решетки от флюенса имеют монотонный характер. Однако есть работы ( например, [189]), в которых изменение Ас / с в процессе облучения происходило ступенчато. Можно предположить, что уменьшение скорости изменения Ас / с в определенные периоды облучения ( ступеньки) вызвано объединением небольших скоплений атомов в более крупные комплексы при достижении некоторой критической концентрации дефектов.  [25]

В мысленном эксперименте кристаллическую решетку графита можно превратить в кристаллическую решетку алмаза, сближая друг с другом слои ( рис. 28), пока каждые два из четырех валентных электронов - попеременно от верхнего и нижнего атома С - не объединятся в электронные пары связи. Расстояние между отдельными плоскостями в кристаллической решетке алмаза составляет только 0 205 нм. Отсутствие свободных электронов приводит к тому, что алмаз ведет себя, как непроводник - электроизолятор.  [26]

Представленная на рис. 3.22 кристаллическая решетка графита отвечает идеальному кристаллу; в зависимости от условий получения образуются углеграфитовые материалы с более или менее искаженной структурой.  [27]

Представленная на рис. 3.22 кристаллическая решетка графита отвечает Едеальному кристаллу; в зависимости от условий получения образуются углеграфитовые материалы с более или менее искаженной структурой.  [28]

Зависимость энергии одинарной связи С-С от ее длины.  [29]

Представленная на рис. 3.17 кристаллическая решетка графита отвечает идеальному кристаллу; в зависимости от условий получения образуются углеграфитовые материалы с более или менее искаженной структурой.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Кристаллические решетки в химии

Содержание:

  • Определение кристаллической решетки
  • Виды кристаллических решеток
  • Ионная кристаллическая решетка
  • Атомная кристаллическая решетка
  • Молекулярная кристаллическая решетка
  • Металлическая кристаллическая решетка
  • Кристаллические решетки, видео
  • Определение кристаллической решетки

    Как мы знаем, все материальные вещества могут пребывать в трех базовых состояниях: жидком, твердом, и газообразном. Правда есть еще состояние плазмы, которое ученые считают ни много ни мало четвертым состоянием вещества, но наша статья не о плазме. Твердое состояние вещества потому твердое, так как имеет особую кристаллическую структуру, частицы которой находятся в определенном и четко заданном порядке, создавая, таким образом, кристаллическую решетку. Строение кристаллической решетки состоит из повторяющихся одинаковых элементарных ячеек: атомов, молекул, ионов, других элементарных частиц, связанных между собой различными узлами.

    Виды кристаллических решеток

    В зависимости от частиц кристаллической решетки существует четырнадцать типов оной, приведем наиболее популярные из них:

    • Ионная кристаллическая решетка.
    • Атомная кристаллическая решетка.
    • Молекулярная кристаллическая решетка.
    • Металлическая кристаллическая решетка.

    Далее более подробно опишем все типы кристаллической решетки.

    Ионная кристаллическая решетка

    Главной особенностью строения кристаллической решетки ионов являются противоположные электрические заряды, собственно, ионов, вследствие чего образуется электромагнитное поле, определяющее свойства веществ, имеющих ионную кристаллическую решетку. А это тугоплавкость, твердость, плотность и возможность проводить электрический ток. Характерным примером ионной кристаллической решетки может быть поваренная соль.

    Атомная кристаллическая решетка

    Вещества с атомной кристаллической решеткой, как правило, имеют в своих узлах, состоящих собственно из атомов сильные ковалентные связи. Ковалентная связь происходит, когда два одинаковых атома делятся друг с другом по-братски электронами, образуя, таким образом, общую пару электронов для соседних атомов. Из-за этого ковалентные связи сильно и равномерно связывают атомы в строгом порядке – пожалуй, это самая характерная черта строения атомной кристаллической решетки. Химические элементы с подобными связями могут похвастаться своей твердостью, высокой температурой плавления. Атомную кристаллическую решетку имеют такие химические элементы как алмаз, кремний, германий, бор.

    Молекулярная кристаллическая решетка

    Молекулярный тип кристаллической решетки характеризуется наличием устойчивых и плотноупакованных молекул. Они располагаются в узлах кристаллической решетки. В этих узлах они удерживаются такими себе вандервальсовыми силами, которые в десять раз слабее сил ионного взаимодействия. Ярким примером молекулярной кристаллической решетки является лед – твердое вещество, имеющее однако свойство переходить в жидкое – связи между молекулами кристаллической решетки совсем слабенькие.

    Металлическая кристаллическая решетка

    Тип связи металлической кристаллической решетки гибче и пластичнее ионной, хотя внешне они весьма похожи. Отличительной особенностью ее является наличие положительно заряженных катионов (ионов метала) в узлах решетки. Между узлами живут электроны, участвующие в создании электрического поля, эти электроны еще называются электрическим газом. Наличие такой структуры металлической кристаллической решетки объясняет ее свойства: механическую прочность, тепло и электропроводность, плавкость.

    Кристаллические решетки, видео

    И в завершение подробное видео пояснения о свойствах кристаллических решеток.

    www.poznavayka.org


    Смотрите также