Графитна формула. Въглеродна алотропия

Всеки от нас използва един обикновен молив с графитна пръчка. Неговият отпечатък върху хартия не е нищо повече от въглерод. В нашата статия ще научите каква е формулата на графита, неговите физични и химични свойства.

Положението на въглерода в периодичната таблица

Въглерод - елемент от четвъртата група, вторият период на периодичната таблица на химичните елементи Д. И. Менделеев. Тя е органогенна. Тази група включва също кислород, азот и водород. Това означава, че те са част от всички живи организми на планетата, формирайки тяхната основа.

Тази позиция определя структурата на въглеродния атом. На външната му страна енергийно ниво има четири електрона. Това означава, че даден химичен елемент може да се прояви както положително, така и отрицателно. окислително състояние (+4 или - 4).

Понятие за алотропия

Формулата на графита показва, че само въглеродът в свободна форма е част от това вещество. Въпреки че в природата често се среща под формата на съединения. Такива примери са въглероден диоксид и въглероден оксид варовик, креда, мрамор.

Факт е, че графитната формула в химията е същата като тази на диаманта. Възможно ли е? Оказва се, че вещества със същия състав имат напълно различни свойства. Това явление се нарича алотропия. Това може да се дължи на броя на атомите в молекулата на веществото или на тяхното пространствено разположение. Пример за първия случай е кислородът. Ако в молекулата има два атома на този химичен елемент, се образува кислород, а ако три са озон.

Графитна формула в химията

Въглеродната алотропия е пространствена. Обърнете внимание на снимката по-долу. Първата от тях е графитната формула. Въглеродните атоми образуват слоеве, разположени на значително разстояние една от друга. Следователно връзката между тях не е силна. Всеки път, придържайки графитния прът на хартията, оставяме върху него слой въглерод.

Най- кристална решетка диамант (показва фигурата в дясно) разстоянието между атомите в възлите еднакво във всички посоки. Такава структура осигурява здравината на връзките. Диамантът е най-трудното вещество. Смята се, че не може да бъде счупен.

Графит: формула, химични и физични характеристики

Както казахме, графитът е въглерод. Съответно, той е написан в химията като C. Въпреки факта, че формулата на диамант и графит е подобна по качествен състав, тези вещества имат значителни разлики в свойствата. Това се дължи на различното пространствено подреждане на въглеродните атоми в техните молекули.

Графитът е меко сиво вещество с метален блясък. Лесно се разслоява на малки плочи и провежда електрически ток. Учените са доказали, че ако графитът се нагрява до 1600 градуса по Целзий под налягане от 104 MPa в присъствието на катализатори, той ще се превърне в диамант. По този начин в индустрията се получават изкуствени бижута.

Графитът не е химически активно вещество. Реагира само с определени соли и алкални метали. Продуктите на такива реакции са сходни включвания. Изгарянето на графита в кислорода се осъществява само при много високи температури с образуването на въглероден диоксид. Обаче, той влиза в реакция на флуориране. Така се получава бял прах, чиято структура се променя на зигзаг, придобивайки по-добри смазочни свойства в сравнение с конвенционалния графит.

Разлики в модификацията на въглерода

Но диамантът е твърдо прозрачно и безцветно вещество, което не провежда електрически ток. Въпреки че понякога в природата има розови, жълтеникави, сини или зелени минерали. Формулата на диаманта и графита в химията е еднакво представена от въглерод - С. Въпреки това, поради своята кубична кристална система, това вещество е едновременно твърдо и чупливо. Обработените диаманти се наричат ​​диаманти. Изненадващо е също, че в природата е невъзможно да се намерят два еднакви камъка. Може би затова, в превод от гръцки, името на това вещество означава "ненадминат".

Въглеродна алотропия

Структурната формула на графита може да бъде изкуствено модифицирана. Поради това се получава цяла серия от алотропни въглеродни модификации. Това са карбин, графен и фулерени.

Първото вещество има линейна структура на въглеродните атоми. Те могат да бъдат свързани или чрез двойни или променливи тройни и единични връзки. Карбинът е черен прах с фина кристална структура. Уникалната му характеристика е абсолютната съвместимост с тъканите на човешкото тяло. Поради това карбинът се използва за производството на изкуствени кръвоносни съдове.

Графенът е еднослойна субстанция, съставена също от въглерод. Такава структура я прави най-издръжлива и тънка. Графенът се използва в различни области на нанотехнологията: прецизен инструмент, изкуствени мембрани, сензорни устройства.

От въглеродните атоми е друга алотропна модификация на въглерод-фулерените. Техните молекули са сферични или елиптични с кухина вътре. Фулерените се получават от графитни пари по време на тяхната по-нататъшна лазерна обработка. Използва се като полупроводник, фоторезист, клетка от батерии и електрически батерии, катализатор за растежа на диамантен филм.

Така в нашата статия разгледахме структурните особености на графита. Това вещество е съставено от въглеродни атоми. Те образуват отделни слоеве, връзките между които не са много силни. Следователно, графитът е мек, лесно се отлепя в хоризонтална посока, има сив цвят с метален блясък и провежда електричеството добре.