Каталог
  

Тип химической связи алмаз


ПОИСК

    III. ПРИРОДА ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ в АЛМАЗЕ [c.40]

    Таким образом, кристаллы алмаза являются типичными представителями кристаллов с ковалентной химической связью (о природе химической связи в различных веществах см., например, [99]), [c.41]

    Учет природы химической связи играет в наших выводах немалую роль. У алмаза и графита энергии атомизации почти одинаковы, но первый — диэлектрик, второй — металл. Поэтому ограничиваться только рассмотрением термодинамических функций было бы неверно, хотя роль последних очень велика. [c.582]

    Легко видеть, что и кремний и кислород проявляют здесь свою обычную валентность 51 — 4, а О — 2. Первое впечатление, что на каждый атом 81 приходятся четыре атома кислорода, а не два, легко разрушить, сообразив, что каждый из четырех атомов кислорода, окружающих каждый атом кремния, одновременно принадлежит и второму, соприкасающемуся с ним атому кремния, так что на долю каждого атома кремния приходится 4 2 = 2 атома кислорода соответственно эмпирической формуле кремнезема ЗЮз. Таким образом, Д. И. Менделеев оказался прав Б то время как решетка твердой двуокиси углерода молекулярная, слагается из отдельных слабо связанных молекул, решетка кремнезема— координационная, молекул в ней вообще нет. Каждый кристаллик кварца, тридимита или кристобаллита — это, подобно кристаллу алмаза, как бы одна цельная, выросшая молекула. Рост кристалла кварца — процесс по своей природе не физический, а химический, так как он связан с образованием новых, ранее не существовавших химических связей и полностью отвечает, например, полимеризации изопрена в каучук. [c.418]

    Каадый кристалл алмаза, будь то ограненный ювелиром бриллиант, пылинка алмазного порошка, употребленного для огранки этого бриллианта, алмазный осколок, всаженный в воронку бура,— это не собрание молекул, а как бы одна цельная молекула. Когда при ударе кристалл дробится на части, механическими силами преодолеваются химические силы — те же самые силы химической связи, которыми, например, связаны оба углеродные атома в молекуле этана. Если исходить, таким образом, из природы преодолеваемых сил, профессию гранильщика алмазов можно было бы отнести к химическим профессиям. [c.513]

    В молекулярных кристаллических решетках в узлах решетки находятся молекулы. Большинство веществ с ковалентной связью образуют кристаллы такого типа. Молекулярные решетки образуют твердые водород, хлор, двуокись углерода и другие вещества, которые при обычной температуре газообразны. Кристаллы большинства органических веществ также относятся к этому типу. Таким образом, веществ с молекулярной кристаллической решеткой известно очень много. Молекулы, находящиеся в узлах решетки, связаны друг с другом межмолекулярными силами (природа этих сил была рассмотрена выше см. стр. 245—249). Так как межмолекулярные силы значительно слабее сил химической связи, то молекулярные кристаллы легкоплавки, характеризуются значительной летучестью, твердость их невелика. Особенно низки температуры плавления и кипения у тех веществ, молекулы которых неполярны. Так, например, кристаллы парафина очень мягки, хотя ковалентные связи С—С в углеводородных молекулах, из которых состоят эти кристаллы, столь же прочны, как связи в алмазе. Кристаллы, образуемые благородными газами, также следует отнести к молекулярным, состоящим из одноатомных молекул, поскольку валентные силы в образовании этих кристаллов роли не играют, и связи между частицами здесь имеют тот же характер, что и в других молекулярных кристаллах это обусловливает сравнительно большую величину межатомных расстояний в этих кристаллах. [c.260]

    Алмаз — одна из встречающихся в природе форм чистого кристаллического углерода. Каждый атом углерода окружен четырьмя другими атомами, расположенными в вершинах тетраэдра. В результате образуется компактная кристаллическая решетка, связанная обычными химическими связями. Такое описание дает прекрасное объяснение чрезвычайно высокой устойчивости углерода в этой модификации. [c.452]

    За последние годы в технике стали широко применяться синтетические алмазы. Используемые в виде абразивов на органической или неорганической связке, они дают большой технологический и экономический эффект при механической обработке различных твердых материалов [61]. Важную роль в композиции связующее — алмаз играет не только химическая природа связки, но и величина адгезии абразива и связующего. Повышение их адгезии приводит к улучшению физико-механических свойств и повышению эффективности абразивного инструмента. [c.122]

    При нагреве тепловое движение становится интенсивнее и соответственно увеличивается модуль упругости каучука. У других упругих тел наблюдается обратная картина, так как тепловое движение помогает механическому напряжению выкатывать атомы из потенциальных ям. В связи с этим обычные упругие тела при нагреве расширяются, а каучук сжимается интенсивное тепловое движение заставляет его гибкие макромолекулы принимать более свернутые конформации. Таким образом, цепные полимеры ведут себя как очень своеобразные твердые тела, и это опять-таки связано с гибкостью их макромолекул. Напомним здесь, что упругая деформация алмаза имеет совсем иную природу. В алмазе все цепи вытянуты и скреплены химическими связями деформация такого тела требует искажения валентных углов и [c.61]

    Замечательнейшая способность твердого вещества сохранять форму обусловлена тем, что его структура существует в довольно широком диапазоне изменений температуры и других условий, пока не разрываются связи между структурными единицами. Если это межатомные связи, то структура твердого вещества может обладать высокой устойчивостью. Именно благодаря исключительной прочности и жесткой направленности связей С — С, С — N, В — N, Р — N, Si — О, Si — О — А1, Fe — Fe, Ni — Сг, образованных sp-оболочками атомов элементов главных подгрупп И1—VI групп и d-оболочками атомов переходных элементов, мы имеем целый арсенал превосходных материалов. Связь С — С среди других межатомных связей выделяется так же ярко, как алмаз среди других твердых веществ. Благодаря ее прочности мы можем получать особо легкие жесткие материалы, обладающие в высшей степени ажурной структурой, химически стойкие и жаропрочные, каталитически активные и, наконец, биологически совместимые. На основе углерода природой созданы различные биоматериалы — прочнейшие живые ткани, например, кожа, шерсть, паутина активнейшие реагенты — ферменты, гормоны целые органы и сами организмы. [c.8]

    Алмаз — бесцветное, прозрачное, сильно преломляющее свет вещество. Он тверже всех найденных в природе веществ, но довольно хрупок. Кристаллы алмаза имеют координационную структуру, в которой атомы углерода связаны друг с другом направленными рЗ-гибридными связями. ГЦК-структура алмаза отличается от ГЦК-структуры меди тем, что углеродные атомы располагаются не только на гранях куба, но и в центрах малых кубов (октантов), чередующихся с пустыми малыми кубами. Каждый атом углерода имеет четыре ближайших соседа (валентность и к.ч. 4), расстояние между которыми 0,154 нм. По отношению к любому атому углерода четыре ближайших соседних атома расположены в вершинах правильного тетраэдра. Поэтому структуру алмаза можно представить в виде комбинации тетраэдров, у которых в центре находится пятый атом углерода. Каждая вершина тетраэдра является общей для четырех смежных тетраэдров. Непрерывная трехмерная сетка ковалентных связей, которая в алмазе характеризуется наибольшей прочностью, определяет его важнейшие свойства низкое значение энтропии, тугоплавкость, высокую твердость, плохую теплопроводность и электрическую проводимость, а также химическую инертность. [c.358]

    Изложены современные представления о природе химической связи в алмазе и его зонной структуре. Систематизированы данные о механических,. электрофнзически.х, магнитных, теплофизических и оптических свойствах природных и синтетических алмазов. Приведены классификация алмазов и характеристика их физических свойств, а также данные о взаимосвязи физико-химических и эксплуатационных свойств синтетических алмазов. [c.2]

    ГИН нормальных ковалентны.х св.чзей не п.меет строгого теоретического оправдания и не может быть состоятельной во все.ч случаях но, как мы ду.маем, эмпирические доводы показывают, что для ряда соединений различных типов правило. это хорошо выполняется, и мы полагаем, что оно может оказаться полезным при обсуждении природы химической связи, особенно как критерий для суждения о приб-л 1Жении данной связи к нормальной ковалентной связи и как средство для рас-пре.деления атомов по шкале электроотрицательности . Однако, чтобы избежать противоречий, при обсуждении применения правила об аддитивности энергий связе в органических соединениях пришлось произвольно игнорировать теплоту сгораиия алмаза [4, стр. 3574). [c.196]

    Алмаз и графит — две полиморфные модификации ОД1ЮГО и того же вещества — кристаллического углерода. Но кристаллохимическое различна между ними настолько велико, что их можно принять за кристаллы простых веществ двух различшзьч элементов. Существует даже понятие химия графита , говорящее о том, что химические свойства углерода следует относить к определенной его кристаллической форме. Кяк известно, причина столь сильного различия между алмазом и графитом кроется в природе химической связи и, конечно, в кристаллических структурах. [c.100]

    Излишне говорить, что нитрид бора со структурой типа графита обладает свойствами, подобными свойствам графита. Искусственно полученный ВЫ со структурой типа алмаза даже тверже, чем сам алмаз. Таким образом, химик использует свои знания о природе химических связей для того, чтобы расширить свой кругозор, а иногда, чтобы усоверше нствовать Природу. [c.264]

    В природе очень редко наблюдается превращение неметаллических веществ в металлические, т.е. переход изоляторов в проводники, как это происходит в случае олова, однако в условиях высоких давлений удается превратить многие изоляторы в проводники. Такой фазовый переход сопровождается изменением типа химической связи и структуры кристалла. Например, алмаз при давлении 600000 атм и температуре 1000 °С превращается из неметаллического кристалла с четырьмя соседями вокруг каждого атома в кристалл с металлическими свойствами, в котором каждый атом имеет шесть ближайших соседей. Аналогичные фазовые переходы при высоких давлениях происходят в кремнии, германии и таких соединениях, как GaSb, InP, ZnS и ul. [c.399]

    Благодаря своей исключительной химической стойкости, алмаз является перспективным электродным материалом для использования в теоретической и прикладной электрохимии. В настоящей монографии подводятся итоги фундаментальных исс [едований электродов из сшгтетического алмаза (электрохимическая кинетика, фотоэлектрохимия, спектроскопия электрохимического импеданса). Прослеживается связь между полупроводниковой природой и кри- тaлJПIчe кoй структурой алмаза и его электрохимическим поведением. Намечены перспективы применения алмазиьи электродов в электроанализе, электросинтезе и экологически ориентированных производствах. [c.2]

    Это еще более ярко выражено в случае ковалентных полупроводников Ое и 51. Если такие атомы сближаются при введении их в решетку алмаза, исходя из бесконечного разведения, то первоначально дискретные 5- и р-уровни уширяются из-за перекрывания и в конечном счете энергетическая щель исчезает. Однако к мохменту, когда достигается положение равновесия, возникает новый, другой по природе вид энергетической щели, связанный с локализованными связями (теперь щель приблизительно равна энергии, требуемой для удаления электрона из химической связи )). И опять при исследовании рассеяния рентгеновских лучей на Ое или 51 мы обнаружим так называемое запрещенное отражение , которое не может быть объяснено (обладает нулевой интенсивностью) при наличии сферических капель, расположенных в узлах решетки. [c.137]

    По меткому замечанию профессора Ю. Н. Ходакова, если исходить из природы преодолеваемых сил, профессию гранильщика алмазов можно было бы отнести к химическим профессиям . Действительно, гранильщику приходится преодолевать не сравнительно слабые силы межмолекулярного взаимодействия, а силы химической связи, которыми объединены в молекулу алмаза углеродные атомы. Любой кристалл алмаза, даже огромный, шестисотграммовый Куллинан — это по существу одна молекула, молекула в высшей степени регулярного, почти идеально построенного трехмерного полимера. [c.89]

    Ковалентность в отличие от электровалентности представляет собой связь в прямом смысле слова. Связанные ковалентными связями атомы занимают по отношению друг к другу определенные положения, которые не могут быть изменены без химического превращения вещества. Группа из двух или нескольких (иногда из очень большого числа) атомов, связанных ковалентными связями, образует молекулу. Вещества, состоящие из молекул, весьма многочисленны. К ним относится большинство органических веществ. Молекула может нести электрический заряд (как уже было указано, в этом случае она называется многоатомным ионом). Ковалентная связь встречается не только в молекулах, но и в кристаллах, например в алмазе, нитриде бора и многих других. Физическая природа ковалентной связи гораздо сложнее, чем у элек-тровалентной связи эта связь обусловлена особыми квантовомеханическими силами .  [c.88]

    Поскольку алмаз является очень ценным минералом, а графит дешев и легко добывается, не удивительно, что широко изучалась возможность их взаимного превращения. Алмаз и графит имеют различную первичную координацию и различный тип химической связи, поэтому превращение одной формы углерода в другую не является простой перестройкой структуры, и, следовательно, этот процесс должен протекать медленно. Графит является термодинамически более устойчивой формой, хотя различие энергий между этими двумя формами составляет всего лишь 500 кал1г-атом. Превращение должно сопровождаться глубокими изменениями структуры (хотя каждая форма содержит сеть шестичленных колец, изогнутых в алмазе и плоских в графите), что обусловливает высокий энергетический барьер, разделяющий эти две формы углерода. Следовательно, переход в термодинамически более устойчивую форму (графит) происходит при нормальных условиях исключительно медленно. Некоторые встречающиеся в природе алмазы имеют поверхностный слой, состоящий из графита. [c.137]

    Переходные формы углерода, в том числе сажи и углеродные волокна, в отличие от основных кристаллических форм (алмаза и фафита) имеют более сложное строение, что связано с различной природой поверхностных атомов углерода сажецых частиц, находящихся в разных гибридных состояниях. Краевые атомы в кристаллитах сажи, как и в кристалле фафита, имеют менее фех соседей, т.е. их валентности насыщены не полностью. Они насыщаются водородом или углеводородными радикалами, образовавшимися в процессе получения сажи. Сажа содержит помимо углерода также водород, серу, кислород и минеральные вещества. Водород и кислород входят в состав различных химических фупп поверхностного слоя, определяющих его химические свойства. Физико-химическими методами анализа установлено существование на поверхности саж как кислотных,так и основных фупп. [c.14]

    Считается, что углерод в структуре углеродистых сталей и чугунов присутствует в составе химических соединений (карбидов), твердого раствора, а также в виде основной аллотропной модификации - графита. В чугуне получены кристаллы другой модификации углерода - алмаза, отличаюш,егося своими свойствами от известных видов синтетических алмазов и аналогичного природному. Многие авторы описывают углеродные образования в сталях и чугунах, происхождение которых еш,е недостаточно изучено, например, так называемые взорванные глобулы , кольца углеродных атомов или цепочки, в которых атомы связаны ковалентно. Отмечается также, что углерод может образовывать структуры, напоминаюш,ие замкнутые многоугольники, в том числе шестигранник, и коралловидный графит. Наряду с а-Ре в чугунах обнаружена РеС-фаза и другие виды соединений железа с углеродом, которые получили обш,ее название 8-карбиды. При этом не установлены их химические формулы, поэтому они обычно обозначаются в виде Ре С. Кроме того, продолжается дискуссия о природе цементита, так как суш,ествуют многочисленные экспериментальные данные, свидетельствуюш,ие в пользу твердого раствора. [c.3]

    Фуллерены представляют собой кристаллические вещества черного цвета с металлическим блеском, обладающие полупроводниковыми свойствами. По пластичности они близки к графиту. В отличие от других аллотропных модификаций углерода кристаллы фуллеренов состоят не из атомов, а из молекул. Молекулы обычно имеют шарообразную форму или форму мяча для регби. В них всегда содержится четное число атомов углерода 60, 70, 72 и т. д., объединенных в пяти- и шестиугольники с общими ребрами (рис 18.2). Внутри молекулы полые. Электронные орбитали атомов углерода в фуллеренах находятся в состоянии 8р2-гибридизации. Каждый атом, как и в графите, связан с тремя другими, но располагаются они не на плоскости, а на поверхности, близкой к сферической. В фуллеренах все связи между атомами углерода насыщены за счет их взаимодействия друг с другом, в то время как атомы углерода, расположенные на поверхности алмаза, по краям слоев графита и в концах цепей карбина насыщают свои связи, направленные наружу из объема, за счет взаимодействия с атомами других химических элементов, например, водорода или кислорода. Первоначально фуллерены были получены испарением графита под действием лазерного импульса в атмосфере благородного газа гелия, позднее их обнаружили в природе, например, в составе минерала шунгита. [c.338]

    Только кривая алмаза занимает совершенно исключительное положение, очевидно, зависящее от природы атома углерода. Кривая частоты колебаний, как функции атомного веса (фиг. 10), показывает, что углерод обладает ненормально высокой частотой колебаний, а это связано с очень высокой температурой его плавления. Если мы вспомним также, что углерод в силу своей химической индивидуальности образует чрезвычайное множество соединений, изучение которых объединено в особую науку — органическую химию, — то мы придем к заключению, что его особое положение, (которое можно сравнить только с положением и свойствами бора и кремния), требует особого исследования его. Все же остальные элементы, равно как и химические соединения, дают кривые теплоемкостей, как функции температуры, подобные изображенным на фигуре. Хотя кг. кегическая теория теплоемкостей оказалась недостаточной для вычисления изменения теплоемкостей с температурой, самый факт подобного изменения сна позволила и предвидеть и объяснить возможностью колебаний атомов в сложных частицах—колебаний, увеличивающихся при повышении температуры, увеличивающихся потому, что тепловое движение ослабляет связи атомов в молекуле, и система делается менее жесткой . Именно поэтому в согласии с опытом теплоемкость одноатомных газов может считаться независимой от температуры. Одно-атомная газовая частица не может обладать колебательным движением. [c.48]

chem21.info

ПОИСК

    Применение рентгенографического метода к органическим соединениям [78, 79] началось с 20-х годов в лаборатории Брэггов [80, 81], отработка его шла постепенно (сначала расчеты, например, велись в явно неправильном предположении, что рентгеновские лучи рассеиваются электронами,-находящимися в центре атомов), тем не менее У. X. Брэгг (1921— 1922) показал, что формулы нафталина и антрацена, установленные химиками, действительно отвечают строению их молекул в кристаллах. Тетраэдрическое распределение связей насыщенного атома углерода было подтверждено Брэггами еще в 1913 г. на примере алмаза. Было также подтверждено планарное строение бензольного кольца (Лонсдейл, 1928 г.). Еще раньше была подтверждена структурная формула гексаметилентетрамина (Р. Дикинсон и Реймонд, 1923 г.) и даже довольно точно определено межатомное расстояние N (0,144 нм). В 30-х годах Бернал расшифровал рентгенографическим методом структуру стероидов, а Робертсон — структуру фталоцианина. Систематические исследования ароматических соединений с конденсированными ядрами были проведены Робертсоном. О трудностях, с которыми он и другие физики встречались в этой области, можно судить по такому примеру. Сначала (1933) Робертсон нашел, что связи С —С в нафталине имеют в среднем длину 0,141 нм, хотя у него были основания предполагать, что их длины колеблются в пределах 0,140—квантовохимических расчетов длин этих связей (гл. V, 4), рентгенографический метод (Робертсон, 1951 г.) позволил получить длины всех связей СС в нафталине с точностью 0,001 нм. Правда, при определении длины центральной связи СС в нафталине рентге-нографы натолкнулись на специфические трудности, длины связей в других ароматических соединениях с конденсированными ядрами (антрацене, пирене и т. д.) были определены раньше. Итоги этих работ были подведены Робертсоном [82]. [c.246]

    В ковалентных и металлических связях происходит сильное перекрывание внешних атомных орбиталей, поэтому атомные радиусы приближенно будут радиусами этих внешних орбиталей. Атомные радиусы [42] эмпирически получены из межатомных расстояний. Например, расстояние С—С в алмазе равно 1,54 А, расстояние Si—Si в дисилане равно 2,34A и т.д. Согласованность этого приближения показана на примере соответствия длин связей Si—С, определяемых экспериментально и рассчитываемых из соответствующих атомных радиусов. Межатомные расстояния заметно зависят от координации. Обычно с уменьшением координационного числа связи укорачиваются. Для координаций 8, 6 и 4 длины связей становятся короче на 2, 4 и 12% соответственно по сравнению с координацией 12. [c.453]

    Ковалентная (атомная) связь в кристаллах осуществляется между соседними атомами в результате обобществления электронов из наружных оболочек (алмаз С, сфалерит ZnS). В первом приближении длину связи можно определить, пользуясь значениями ионных радиусов. [c.16]

    Для кристаллов с ковалентной связью характерно значительное перекрывание электронных оболочек атомов. В алмазе, например, четыре внешние электрона атома углерода обобществлены четырьмя соседними атомами. Образуется простирающаяся по всему объему кристалла тетраэдрическая сетка связей С—С, прочность которых того же порядка, что и связь между атомами углерода в органических молекулах (и та же длина связи 1,54-10 см). Кристалл является прочным, плавится при высоких температурах. Ковалентные кристаллы образованы элементами, промежуточными между металлами и неметаллами. [c.176]

    Графит — темно-серое, непрозрачное, со слабым металлическим блеском, мягкое, слабо проводящее электрический ток вещество. Кристаллическая решетка графита, структура которой показана на рис. 27, существенно отличается от алмаза она состоит из бесконечных плоских параллельных слоев, образованных из шестичленных колец (циклов). Длина связи С—С в цикле 0,142 нм. Слои отстоят друг от друга на 0,335 нм и связаны между собой сравнительно слабо, легко отделяясь друг от друга. Этим и объясняется малая механическая прочность графита. [c.215]

    Элементарный углерод существует в двух кристаллических формах — в виде алмаза (который уже обсуждался в гл. 10) и графита. Структура алмаза с тетраэдрическими углами между связями, образуемыми гибридизованными 5р -орбиталя-ми, присуща и другим элементам IV группы. Однако можно заранее предвидеть, что по мере увеличения длины связей твердость кристаллов со структурой алмаза должна уменьшаться. В ряду элементов IV группы тетраэдрической структурой алмаза обладают углерод, кремний, германий и серое олово межатомные расстояния увеличиваются в этом ряду от 1,54 А у углерода до 2,80 А у серого олова. По этой причине прочность связей уменьшается от очень большой у алмаза до очень слабой у серого олова. Серое олово представляет собой настолько мягкое вещество, что существует в форме микрокристаллов или просто порошка. Для элементов IV группы с кристаллической структурой типа алмаза характерно наличие диэлектрических свойств (другими словами, они являются изоляторами) и других ярко выраженных неметаллических свойств. [c.398]

    Алмаз-, насыщенные органические соединения. Кристаллическая структура алмаза представляет собой первый пример правильного тетраэдрического расположения связей углерода. В этом кристалле каждый атом углерода соединен с четырьмя равноудаленными соседями, и соответственно способ образования связей, показанный на рис. 21.1, сохраняется во всем кристалле. Валентные углы и длины связей С—С (1,54 А) име- [c.7]

    Ковалентная (атомная) связь в кристаллах осуществляется между соседними атомами в результате обобществления электронов из наружных оболочек (алмаз С, сфалерит 2п5). В первом приближении длину связи можно определить, пользуясь значениями ионных радиусов, а энергию решетки можно вычислить по формуле Капустинского. [c.12]

    Ковалентные кристаллы удерживаются ковалентными связями в трех направлениях, являются прочными, твердыми и имеют высокие точки плавления. Примером этого типа кристаллов служит структура алмаза, которая представляет собой трехмерную сетку из атомов углерода каждый атом углерода связан с четырьмя другими, расположенными в углах правильного тетраэдра. Длина связи С — С в алмазе [c.586]

    Если предположить наличие аддитивности ковалентных радиусов, можно рассчитать [22], каким должно быть уменьшение длин углеродных связей при изменении гибридизации углерода. Так, длина насыщенной связи С—С в алмазе 1,544 А длина ординарной связи С—С в пропилене (где имеется один углерод с 5р2-гибридизацией) должна быть на 0,016 А меньше (т. е. 1,528 А)-, тогда как длина связи в метилацетилене (5/7-гибридизация у углерода) должна быть меньше еще на 0,029 А, т. е. 1,499 А. [c.59]

    Принимая во внимание тот факт, что расстояние между соседними слоями графита (3,35 А) значительно превосходит длину связи С—С в кристалле алмаза (1,55 А), можно ожидать, что энергия связи поверхности кристалла алмаза с графитовым зародышем будет равна энергии связи между слоями графита, т. е. [c.27]

    Поскольку в структуре алмаза все связи между атомами углерода одинаковы, их образование можно рассматривать исходя из представления об 5р -гибридизации, характеризующейся тетраэдрической симметрией (объемная структура). (Типы гибридизации подробно изучаются в курсе органической химии.) Структуру же графита с углами между связями в одном слое 120° (плоская структура) можно рассматривать как следствие хр -гибридизации. Естественно поэтому предположить, что должна сз ществовать третья форма углерода, отвечающая 5р-гибридизации (линейная структура), состоящая из длинных полимерных молекул, например (—С = С—)х- [c.155]

    Длина связи С—С в графите равна 1,42 А. Сравните ее с длинами связей в алмазе, этилене и бензоле. Как объяснить порядок С-—С-связи в графите  [c.316]

    Наиболее убедительные доказательства наличия резонансных взаимодействий в таких молекулах, как бензол, были получены при измерении длин связей. Все связи углерод-углерод в бензоле имеют одинаковую длину (1,397 А), промежуточную между длиной ординарной связи С—С в алмазе (1,544 А) и двойной связи С = С в этилене (1,334 А). В данном случае не может быть никакого сомнения в наличии сильных резонансных взаимодействий и в том, что бензол вообще не может быть описан классической структурой с локализованными ординарными и двойными связями. [c.57]

    С самого начала развития структурной химии значительный интерес привлекало обсуждение длин связей в терминах радиусов, приписываемых элементам. Стало привычным использовать три набора радиусов, разных для металлических, ионных п ковалентных кристаллов. Расстояния между несвязанными атомами сопоставлялись с суммами вандерваальсовых радиусов , которые принимались близкими к ионным радиусам. Самые первые ковалентные радиусы для неметаллов были приняты равными половине расстояний М — М в молекулах и кристаллах, в которых атом М образует 8—N связей (где N — номер группы периодической системы), т. е. они брались из таких молекул, как р2, НО—ОН, h3N—Nh3, Р4, Sa и из кристаллов элементов IV группы со структурой алмаза. Это включает Н и 16 элементов периодической системы, лежащих в блоке С— —Sn—F—I. Первоисточник для вычисления ковалентных радиусов металлов был совершенно другим из-за отсутствия данных для молекул, содержащих связи М—М. Тетраэдрические радиусы были выведены нз длин связей М—X в соединениях МХ со структурами типа ZnS, октаэдрические радиусы — пз данных для кристаллов со структурами типа пирита и родственных с ним структур в предположении аддитивности радпу- [c.343]

    НОЙ цепи. Это значение близко по своей величине к предсказываемому на основании длин связей и тетраэдрических углов атомов углерода в алмазе. Углеводородные цепи упакованы в кристалле параллельно. С рядом других насыщенных углеводородов были получены аналогичные результаты, и, по-видимому, они не изменяются сколько-нибудь значительно и в случае цепей, содержащих около тридцати или более углеродных атомов. [c.299]

    Пенни показывает что на графике дробный порядок углерод-углеродной связи — межатомное расстояние можно (опираясь на точки для алмаза, этилена, в котором Пенни принимает, исходя из дополнительных соображений, длину связи С=С равной 1,33 А, и ацетилена) провести кривую, на которую прекрасно ложатся также точки для графита и бензола. [c.228]

    Кремний никогда не встречается в природе в свободном состоянии, однако на его долю приходится около 28% состава земной коры, куда он входит в виде 8102 и других силикатных соединений. Элементарный кремний получают восстановлением 8102 или 81С14. При восстановлении 8102 углеродом в электродуговой печи получается кристаллический кремний серого или серебристо-белого цвета. Структура кристаллического кремния аналогична структуре алмаза — каждый атом кремния связан с четырьмя соседними атомами а-связями. Все эти а-связи располагаются под тетраэдрическими углами друг к другу и образуют непрерывный пространственный каркас структура кристаллического кремния относится к кубической системе (см. рис. 10.16). Однако, поскольку длина связей 81 — 81 на 65% больше длины связей С — С, кристаллы кремния значительно уступают алмазу по твердости. [c.400]

    За ковалентный радиус атома при ординарной связи принимают половину расстояния между ядрами двух одинаковых атомов, связанных ординарной ковалентной связью. Так, известно, что длина связи С—С в алмазе и у большого числа органических молекул равна 1,54 0,01 А, откуда ковалентный радиус равен 0,77 А. Аналогично ковалентный радиус атома 51 равен 1,17 А. Вычисленная на основании этих значений длина ординарной связи С—З равна 1,94 А, что хорошо совпадает с экспериментально найденным значением длины 81—С в 51С и ( N3)4 51. [c.108]

    В настоящее время известны три формы углерода алмаз, графит и карбин. соответствующие трем возможным его валентным состояниям. -гибридизация характеризуется наличием у атомов углерода четырех простых о-связей, образующих пространственный полимерный скелет алмаза. Длина связи С—С составляет 154 нм. Плоские полимерные слои графита образованы атомами углерода, три валентные орбитали которого находятся в -гибридизации. Они образуют три алинейный полимер, характеризуется р-гибридизацией электронных облаков углеродных атомов и наличием у них двух а- и двух я-связей. Первые две формы углерода образуют идеальные кристаллы, характеризующиеся известными параметрами. [c.102]

    Свойства простого вещества и соединений. Кремний устойчив лишь в одном аллотропическом видоизменении с кубической структурой. Однако у него обнаружены две модификации одна по структуре совпадающая -с алмазом (длина связи 51—51 равна 2,35А), а другая имеет искаженную татраэдрическую решетку с длинами связей 2,3 и 2,39А. Такая модификация получена при высоких давлениях и имеет повышенную плотность (2,55 г/см ) по сравнению с обычной (2,33 г/см ). Обе аллотропные разновидности кремния тугоплавки, отличаются высокой твердостью, но хрупкие. Имеются в литературе сведения еще об одной аллотропической графитопо-.добной модификации, но она неустойчива, так как хр -гибридиза- [c.253]

    Аналогичная тесная связь существует между молекулой адамантана, и кристаллом алмаза. Алмаз даже называли бесконечным адамантологом адамантана [34]. Если айсеан имеет симметрию Dj , то симметрия адамантана Т . Эту высокую симметрию легко уловить, описывая геометрию адамантана с помощью четырех воображаемых кубов, вписанных один в другой, два из которых показаны на рис. 3-35 [35]. Геометрическое строение адамантана можно охарактеризовать, например, следующими четырьмя параметрами -длина связи С—С, / 2 -средняя длина связей С—Н, Л3-валентный угол С— Hj—С при [c.130]

    Существуют две политипные модификации алмаза кубический, который содержит восемь атомов углерода в элементарной решетке, и гексагональный -лонсдейлит, содержащий в элементарной ячейке четыре атома углерода. Физические свойства (плотность, твердость, электрическое сопротивление, оптические свойства) кубической и гексагональной модификации очень близки, что определяется совпадением первого окружения, равенством валентных углов, длин связей, координационных чисел каждого атома углерода. Различие во втором окружении атомов углерода в кубическом алмазе и лонсдейлите обусловлено тем, что в кубическом алмазе все слои, построенные из координационных тетраэдров, ориентированы одинаково, а в лонсдейлите каждый последующий тетраэдрический слой повернут на 60° по отношению к предыдущему. [c.7]

    Конформации алканов определяются длинами связей и углами отличительной характеристикой длин связей является их относительная неизменяемость. Длины С—Н-связей составляют 110пм, а длины С—С-связей 154 пм. Длины С—С-связей в таких различных структурах, как этан и алмаз, различаются меньше чем на 1%. Длины С—С-связей в некоторых алканах приведены ниже (в пм)  [c.75]

    Стереохимик часто желает быть осведомлен о степени точности рентгенографических результатов. Их оценка должна зависеть от сложности структуры (т. е. от числа подлежащих определению независимых координат), от полноты анализа в изложенном выше смысле и от времени публикации. В очень простых структурах, где все атомы занимают частные положения, ошибки в определении длин связей не превышают относительных ошибок в измерении размеров ячейки. Последние легко могут быть измерены с точностью - 0,5% при желании можно добиться и гораздо большей точности (до 0,001 %). Расстояние С—С в алмазе зависит только от единственного параметра элементар- [c.65]

    Длины связей будут выражены в ангстремах А. Один ангстрем равен 10 см. В современной литературе встречаются также нанометр (10 А) и пикометр (Ю А). Длина С—С-связи в алмазе составляет 1,54 А, или 0,154 нм, или 154 пм. [c.11]

    Если рассмотреть одинарную связь между одинаковыми атомами, скажем С1—С1, то можно определить односвязный ковалентный радиус атома как половину длины связи. Так, значение длины связи С1—С1 1,988 А дает для атома хлора ковалентный радиус 0,99 А. Аналогичным образом получены ковалентные радиусы для других атомов, например 0,77 А для углерода — половина длины связи С—С в алмазе (табл. 3.2). Используя эти данные, часта удается предсказать с удовлетворительной точностью длины гете-роатомных связей. Так, из данных табл. 3.2 можно предсказать [c.109]

chem21.info

Что такое алмаз — виды, химические и физические свойства

1001student.ru > Химия > Что такое алмаз — виды, химические и физические свойства

Вопрос о том, что такое алмаз, подчас откровенно вводит людей в заблуждение, заставляя их воображение представлять волшебную игру солнечных бликов на его гранях.

Этот кристалл, побывавший в руках профессионального ювелира, изначально не столь прекрасен.

Встретив на своем пути безликий минерал, мало кто поверит, что это будущая драгоценность.

Оглавление:

  • Что такое алмаз и как он выглядит
  • Происхождение алмаза
  • Виды алмазов
  • Что такое искусственный алмаз
  • Физико-механические свойства алмаза
  • Огранка алмазов
  • История добычи алмазов в России
  • Где и как добываются алмазы в настоящее время
  • Области применения алмазов

Что такое алмаз и как он выглядит

На самом деле, алмаз – природный минерал, возникший в процессе уплотнения углерода на огромной глубине при условиях большой температуры и сильного давления.

Имеет прозрачную, плотную и прочную структуру, позволяющую существовать ему неограниченное количество времени. Также обладает высокой проводимостью тепла по сравнению с другими веществами, встречающимися в природе.

Внешне необработанный материал имеет совершенно непривлекательный вид с шероховатой поверхностью, разнообразными вкраплениями и тусклым цветом из-за прикипевших к нему инородных частиц. Обычно представляется в форме двенадцатигранника, восьмигранника и куба.

Происхождение алмаза

Людям об алмазе известно уже не одно тысячелетие. Первые данные о «волшебном» камне упоминаются в индийских скрижалях, где говорится о небесном даре, включающем в себя пять природных начал. Люди собирали и обрабатывали его, украшая им божественные статуи и приписывая им мистические свойства.

Никто, естественно, не задумывался, что именно благодаря многотонному давлению скальных пород с кипящей лавой внутри, с непомерной температурой, создаются условия для его возникновения, с магмой, транспортирующейся на поверхность.

Иными словами, такая углеродная порода зарождается только в магматических горных местах, кимберлитовых трубках — вулканах. Иногда, при разрушении скальных пород, его россыпи встречаются на морских и речных берегах.

Именно благодаря появившимся в старину любознательным умельцам, минерал, путем проб и ошибок, был представлен свету во всей своей красе.

Первым таким драгоценным камнем, который появился в свете около 60 г. до нашей эры в Индии, стал 800 каратный самородок «Кохинор», известный любимчик всех королей мира.

Первоначально это был неогранённый желтый алмаз, который стал чисто белым, после приобретения новой огранки в более позднее время.

Позже, в начале 18 века, первым большим зарождением углеродного минерала стало место в Бразилии, ныне городе Диамантино.

Но по историческим данным, все первые углеродные находки, среди аллювиальных отложений, приводят в Индию, из которой вышли в свет самые известные и крупные драгоценности мира.

Виды алмазов

При оценке кристалла особое внимание уделяется не только весу, но и качеству, наличию или отсутствию дефектов. В связи с полученными данными разделяют два вида: ювелирный и технический (непригодный для ювелирных изделий).

После обработки также делят на виды, зависящие от огранки: грушевидные, овальные, круглые, каплевидные, прямоугольные и так далее. Ограненные алмазы называются бриллиантами.

Существует деление бриллиантов и по цвету. Всем конечно привычнее думать, что единственный цвет чисто белый и прозрачный, но на самом деле ему присущи и другие оттенки, зависящие от места и условия происхождения.

Так, кроме белого, известны дымчатые, коричневые, бледно-желтые, и самые редкие цвета – красный алмаз, розовый алмаз, синий и голубой, ярко-желтый, зеленый и черный. Такой бриллиант именуют фантазийным.

Что такое искусственный алмаз

Бытует неверное мнение, что искусственный алмаз – качественная подделка под натуральный, природный камень.

На самом деле, искусственный материал ничем не уступает по своим качествам природному, а даже превышает по идеальной красоте граней, хоть и выращен в других условиях, с соблюдением всех правил.

Лабораторный и природный кристаллы выглядят одинаково невзрачно, пока их не предадут обработке.

Еще в конце XVIII столетия опытным методом, при сжигании минерала, было обнаружено, что он состоит из углерода. Для ученых это послужило началом дальнейших продолжительных опытов по созданию данной породы в лабораторных условиях, но эксперименты были безуспешными из-за отсутствия необходимого оборудования.

Лишь в XX веке была полностью изучена кристаллическая решетка и ученым удалось синтезировать камень, соблюдая температуру и силу давления, но для затравки которого все же требовался натуральный кристалл.

Работа над выращиванием кристаллов продолжалась и продолжается с большим энтузиазмом. Знания ученых и технологии с каждым днем становятся все более совершенными, что позволяет искусственному алмазу становиться по своей кристаллической решетке и свойствам все больше схожим с природной драгоценностью.

Физико-механические свойства алмаза

Алмаз классифицируется как самородный элемент и имеет простейшую химическую формулу C (углерод) и свою кристаллическую решетку, состоящую из ковалентной связи между атомами углерода, что позволило занять по твердости 10 место в шкале Мооса.

Ковалентная связь самая прочная, что делает его крепким, но строение вещества иногда может допускать еще металлическую, ионную и водородную связи. Связь имеет два подвида – пи-связь и сигма-связь, из которых первый подвид менее прочный.

Ковалентные сигма-связи, соединяющие атомы и расположенные по одному в каждой грани кристаллической решетки, обеспечивают одинаковое между ними расстояние, делая упаковку и структуру более плотной. Благодаря этому обеспечивается твердость алмаза, а в его характеристике присутствует свойство отличного диэлектрика, низкой электропроводности.

К дополнительным характеристикам углеродной породы относятся:

  • люминесценция;
  • низкая сжимаемость при всестороннем внешнем давлении;
  • хрупкость, бриллиант чувствителен к резким ударам;
  • плотность неравномерная, способствует расколу по граням;
  • прозрачность;
  • чувствительность к рентгеновским лучам, нарушающим твердость структуры, придающим способность светиться в синей и зеленой спектральной части;

Свойственная температура плавления для алмазов:

  • плавится в температуре по Цельсию от 3700 до 4000;
  • при смеси газов в воздухе, от 850 до 1000 градусов сгорает;
  • превращаясь на кислороде в углекислый газ, бриллиант горит синим пламенем от 700 до 800 градусов.

Добытый в природе минерал бывает кристаллической формы, с гранями, расколотый, с углублениями и наростами.

Огранка алмазов

Единственным отличием алмаза от бриллианта является огранка, которая придает природному камню благородный и волшебный вид. Верным считается, что чем идеальной подобрана форма и нанесено больше граней, тем ярче сияет и преломляет лучи.

Существует 8 основных видов огранок:

  • «Принцесса» – квадратная форма и острые углы;
  • «Круглый»;
  • «Маркиза» — аристократичный, в форме лодочки;
  • «Груша» — каплевидная форма;
  • «Овал»;
  • «Сердце»;
  • «Изумруд» — прямоугольная и восьмиугольная форма;
  • «Ашер» — квадратная форма, но с большим количеством ступенек, чем «Изумруд».

Процесс перехода алмаза в бриллиант очень долог и требует особого мастерства:

  1. Для начала делают осмотр самого кристалла на наличие дефектов, при обнаружении которых его раскалывают для их удаления.
  2. Следующим этапом служит обдирка, где придаются грани и углы.
  3. Шлифовка на полировальном круге, на который насыпается алмазный порошок, позволяющий довести камень до идеального состояния.
  4. На финальном этапе происходит полировка, которая придает уже бриллианту лоск.

Полезно знать: главным в создании бриллианта служат правильно наложенные грани. Если не учитывать преломление, игру света, то бриллиант будет смотреться тускло, а такие камни считаются браком.

Существуют данные о том, что месторождение алмазов в России было обнаружено в XVIII веке на территории Якутии и Сибири. До 1917 года было найдено всего около 300 камней, но попытки на этом не прекращались. На время Великой Отечественной войны разработка минеральных залежей была приостановлена и продолжилась только после ее завершения.

Геологическая экспедиция, посланная в Якутию в 1949 году, обнаружила самое крупное месторождение кристалла.

На этом месте, названном Мирным, среди тайги, постепенно вырос город, чье население задействовано в добыче руды.

Карьер, в котором его добывают, считается самым глубоким в мире. Глубина карьера составляет около 530 метров, а внутренняя серпантинная дорога достигает 8 километров.

Предприятия России, по сравнению с конкурентами в этом деле, добывают около 97% качественного алмазного сырья.

Где и как добываются алмазы в настоящее время

До развития индустрии алмазы добывались во всех странах только старательными способами. Сейчас в России, Анголе, Канаде, Ботсване, ЮАР и других странах, промышляющих добычей руды, извлечение минерала во многом технически облегчено.

Добыча в основном происходит на местах так называемых древних кратонов, на которых находятся лампроитовые и кимберлитовые трубки, и иногда в кровлевых породах.

Страны лидеры по добыче алмазов Ведущие экспортеры алмазов
1 место Россия 1 Евросоюз
2 место Ботсвана 2 Объединенные Арабские Эмираты
3 место Канада 3 Ботсвана
4 место Ангола 4 Россия
5 место Южно-Африканская республика 5 Израиль
6 Индия

 Самыми крупными залежами в России на данный момент является Якутск и Архангельская область. Недавно были открыты в Пермском крае еще небольшие залежи минерала.

По процентному соотношению и качеству добытых минеральных камней Россия остается лидирующей страной.

Области применения алмазов

Бриллиант исполняет не только свою декоративную функцию, как украшение, но и имеет свое практическое применение. Благодаря ученым и появившимся технологиям из забракованных минералов научились извлекать выгоду в других сферах жизни.

Так как не весь добываемый материал подходит для огранки под ювелирные украшения, около 50% бракуется, то его используют для производственных и промышленных нужд:

  • из-за способности выдерживать температуру и скачки в напряжении, алмаз используют в телекоммуникации;
  • применяют в изготовлении медицинских приборов и инструментов (скальпелей, имплантат);
  • Almaz добавляют в буровое долото;
  • со свойством низкой теплопроводности его используют в производстве электроники.

По своей популярности бриллиант находится на первом месте среди других драгоценностей, но это не только благодаря привнесенной ювелирами в него красотой, а большей частью за то, что его необычайные природные качества очень высоко ценятся. Скорее всего, этот кристалл никогда не уступит свое первенство и навсегда останется таинственной и красивой загадкой.

1001student.ru

Химические свойства алмаза и связь с физическими

Доброго времени суток, дорогие друзья. Продолжая череду статей об алмазах, мы никак не можем не упомянуть о таком интересном аспекте, как химические свойства алмаза. Ведь они действительно необыкновенны и разнообразны.

Начнем с того, что у углерода существует несколько кристаллических модификаций, к каковым относится и алмаз. Также сюда включаем чаоит, графит и лонсдейлит. Как и все свои собратья, алмаз является чистым углеродом, но со своими специфическими особенностями.

  • 1 Строение камня
  • 2 Химический состав алмаза
  • 3 Химические свойства камня

Строение камня

Многие знают, что строение минерала может коренным образом изменить его свойства. Ведь графит является самым мягким материалом, а адамант – самым твердым. Но состав их идентичен – почти стопроцентный углерод. В чем же разница?

Минерал обладает ковалентной связью между атомами, которые располагаются на кратчайшем расстоянии друг от друга. Такое расположение атомов еще называют кубическим. Благодаря этому у камня такая твердость.

Химический состав алмаза

Знаете ли вы, что алмаз (если бы мы жили в совершенном мире) должен был бы пропускать абсолютно все солнечные лучи, то есть быть совершенно прозрачным?

Однако это было бы возможно при полном отсутствии примесей в минерале, то есть если бы он на 100% состоял из углерода. Однако это не совсем так. В алмазе может содержаться до 5% примесей разного рода.

Какими же примесями природа «портит» алмазы? Наиболее распространенные:

  • Азот,
  • Кальций,
  • Алюминий,
  • Бор,
  • Кремний

Обычно столь высокое содержание инородных вкраплений содержится в непрозрачных алмазах. Случается и так, что камни содержат не просто включения, а более глубокие, изоморфные вкрапления, которые не просто присоединяются к уже имеющимся атомам, а внедряются в кристаллическую решетку алмаза. Например, из четырех атомов углерода один оказывается, скажем, кремнием.

К слову, из вышеперечисленных элементов, все кроме кальция склонны к такому изоморфизму – способности замещать атомы камня своими атомами.

Ну а самым весомым во влиянии на качества камня является азот. Из-за него может измениться цвет, усилиться люминисцентные свойства алмаза и даже рентгеновские лучи могут при таких вкраплениях вести себя иначе. А кажется, что такие включения занимают совсем небольшую процентную долю в общем составе.

О том, как светятся разные минералы под воздействием ультрафиолета, вы можете посмотреть в этом видео:

Включения и примеси располагаются в алмазе неравномерно. В центре камня можно встретить их меньше, чем на краях.

Более того, разного рода дополнения в минерале могут встречаться не только в твердом, но и в жидком и даже газообразном виде. То есть там встретить воду – не такая уж сложная задача.

Химические свойства камня

Алмаз может очень сильно пострадать при таком событии как пожар. По этой причине предпочтительно хранить камень в несгораемом ящике или сейфе. Так поступают все, у кого есть банковские ячейки – лучше переплатить за обслуживание, чем остаться без своих драгоценностей.

Это происходит по той причине, что, нагревшись до предельных 800 градусов (в некоторых случаях до 1000), камень может превратиться в первичное свое состояние – горстку графита. Конечно, если обеспечить ему вакуумное состояние хранения, то минерал можно спасти еще до 2000 градусов.

В скором времени выйдет еще немалая доля полезных, познавательных да и просто интересных материалов. Заходите почаще и ничего не пропустите. До новых встреч!

Команда ЛюбиКамни

lubikamni.ru


Смотрите также