39. Поясните, что означает аллотропия веществ? Какие виды аллотропных форм углерода Вам известны? Чем характеризуется такая форма, как графит?

Аллотропия (от др.-греч. αλλος — «другой», τροπος — «свойство») — существование одного и того же химического элемента в виде двух и более простых веществ, различных по строению и свойствам: так называемых аллотропических модификаций или аллотропических форм. Другими словами, аллотропия - существование химических элементов в двух или более молекулярных либо кристаллических формах.

Углерод существует в двух четко различающихся кристаллических аллотропных формах: в виде алмаза и графита.

Графит — представляет собой двумерную слоеную кристаллическую структуру. В этих слоях атомы углерода связаны ковалентными связями и располагаются в вершинах шестиугольника. Между слоями действуют силы Ван-дер-Ваальса, значительно более слабые по сравнению с ковалентной связью. Отсюда и сильная анизотропия в физических свойствах графита. По шкале твердости (шкале Мооса) графит имеет наименьшую величину – 1. Кроме этого, он хороший проводник тока. А монослой графита представляет собой уже отдельное вещество — графен, который, в принципе, также можно отнести к аллотропным формам углерода, поскольку он обладает уникальными физическими свойствами.

40. Поясните, что означает аллотропия веществ? Какие виды аллотропных форм углерода Вам известны? Чем характеризуется такая форма, как гексагональный алмаз (или лонсдейлит)?

Аллотропия (от др.-греч. αλλος — «другой», τροπος — «свойство») — существование одного и того же химического элемента в виде двух и более простых веществ, различных по строению и свойствам: так называемых аллотропических модификаций или аллотропических форм. Другими словами, аллотропия - существование химических элементов в двух или более молекулярных либо кристаллических формах.

Углерод существует в двух четко различающихся кристаллических аллотропных формах: в виде алмаза и графита.

Лонсдейлит по своему внутреннему строению напоминает алмаз, но с немного иным типом «упаковки» атомов — атомы углерода образуют в нём гексагональную кристаллическую решетку. Отсюда его второе название — гексагональный алмаз. Интересно, что впервые лонсдейлит был обнаружен в метеоритном кратере в Аризоне (США). А в феврале 2009 года в журнале Physical Review Letters была опубликована статья, согласно которой чистый, не имеющий примесей лонсдейлит теоретически должен оказаться на 58% прочнее алмаза: его твердость будет равна 152 ГПа против приблизительно 100 ГПа у алмаза. Таким образом, теоретически именно лонсдейлит, а не алмаз, следует считать самым твердым веществом на Земле.

41. Поясните, что означает аллотропия веществ? Какие виды аллотропных форм углерода Вам известны? Чем характеризуется такая форма, как фуллерены? Какой природный материал содержат до 90% чистого углерода, в том числе примерно одну сотую долю процента в виде фуллерена?

Аллотропия (от др.-греч. αλλος — «другой», τροπος — «свойство») — существование одного и того же химического элемента в виде двух и более простых веществ, различных по строению и свойствам: так называемых аллотропических модификаций или аллотропических форм. Другими словами, аллотропия - существование химических элементов в двух или более молекулярных либо кристаллических формах.

Углерод существует в двух четко различающихся кристаллических аллотропных формах: в виде алмаза и графита.

Фуллерены — аллотропная форма углерода, сферические молекулы которых содержат чётное (более 20) количество атомов углерода, которые связаны друг с другом тремя химическими связями. Атомы углерода в молекуле фуллерена связаны σ- и π-связями, в то время как химической связи (в обычном смысле этого слова) между отдельными молекулами фуллеренов в кристалле нет. Поэтому в конденсированной системе отдельные молекулы сохраняют свою индивидуальность (что важно при рассмотрении электронной структуры кристалла). Молекулы удерживаются в кристалле силами Ван-дер-Ваальса, определяя в значительной мере макроскопические свойства твёрдого C₆₀.

В 1992 году природные аналоги фуллеренов были обнаружены российскими учеными в Карелии. Здесь вблизи Онежского озера залегают уникальные минеральные породы, именуемые шунгитами, возраст которых составляет около двух миллиардов лет. Шунгиты содержат до 90% чистого углерода, в том числе примерно одну сотую долю процента в виде фуллерена. Возможно, происхождение этого минерала как раз и объясняется падением большого углеродного метеорита.

42. Поясните, что означает аллотропия веществ? Какие виды аллотропных форм углерода Вам известны? Что такое углеродные каркасные структуры? Чем характеризуется такая форма структур, как углеродные нанотрубки?

Аллотропия (от др.-греч. αλλος — «другой», τροπος — «свойство») — существование одного и того же химического элемента в виде двух и более простых веществ, различных по строению и свойствам: так называемых аллотропических модификаций или аллотропических форм. Другими словами, аллотропия - существование химических элементов в двух или более молекулярных либо кристаллических формах.

Углерод существует в двух четко различающихся кристаллических аллотропных формах: в виде алмаза и графита.

Углеродные нанотрубки — это протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров, состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей. Нанотрубка заканчивается обычно полусферической головкой, которая может рассматриваться как половина молекулы фуллерена. Идеальная нанотрубка представляет собой свёрнутую в цилиндр графитовую плоскость, то есть поверхность, выложенную правильными шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода.