logo
Materialovedenie

26. Аллотропные модификации углерода.

Потенциальные химические возможности атома углерода к формированию кристаллической решетки определяются особенностями его валентных состояний. Четырехвалентный атом углерода может образовывать одинарную, двойную и тройную связи углерод – углерод.

Аллотропная модификация углерода

Алмаз Одинарная С – С

Графит Двойная С = С

Карбин Тройная С  С

Каждому типу связей углерод – углерод соответствует своя схема расположения атомов на кристаллическом уровне структуры.

Углерод в аллотропной модификации алмаза имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую решетку с тетраэдрическим расположением атомов углерода, при этом каждый атом ковалентно связан с четырьмя другими атомами углерода.

Углерод в аллотропной модификации графита образует плоскую кристаллическую решетку с гексагональной ячейкой. Каждый слой состоит из атомов углерода, ковалентно связанных (путем двойных связей) между собой в правильные шестиугольники (гексагоны). Свойства графита в результате такого строения неодинаковы в разных направлениях. Например, графит проводит электрический ток только вдоль своих слоев. Алмаз и графит встречаются в природе в естественном виде.

Тройные связи атомов углерода реализованы в кристаллической решетке, получившей название карбин. Аллотропная модификация углерода с такой кристаллической решеткой была научно предсказана в 1959 г. группой советских ученых во главе с акад. В. В. Коршаком. Позже карбин был синтезирован искусственно, а впоследствии обнаружен в природных алмазах и искусственных углеродных волокнах, а также в метеоритном графите и межзвездной пыли.