14.Көміртектің аллотропты формалары.

Көміртек бос күйінде алмаз, графит, карбин деп аталатын аллотропиялық күйлерінде кездеседі. Табиғи қосылыстары карбонаттар (СаСО₃ • MgCО₃ - доломит, СаСО₃ - мәрмәр, MgCО₃ - магнезит). Байланысқан күйде көмірде, мұнайда, табиғи газдардакездеседі. Бос күйінде көміртек улы емес, ал оның қосылыстары CO - иіс газы, ССl₄ - төрт хлорлы көміртек, CS₃ — күкірттікөміртек улы заттар.Аллотропиялық түрезгерістері кристалдық торларының әр түрлілігімен сипатталады. Алмаз ең катты зат, графит май тәрізді жылтыр сұр түсті жұмсақ зат. Графит 2000°С-да, төменгі қысымда карбинге айналады. Жаңадан алынған фуллерен деген түрі де бар, ол футбол добы сияқты құрылысты болады. Көміртектің бұл түр өзгерістерінеаморфты көміртекті қосуға болады. Оны ағаш көмірін, тас көмірді ауа қатысынсыз құрғақ айдау арқылы алады. Сонда алынған көмірде өз бетіне газдарды, сұйықтарды сіңіретін қасиет (адсорбция) пайда болады. Қолданылуы; Алмаз - бұрғылар жасау үшін, қырланған алмаздан бриллиант, әшекейлі зат әзірленеді.Графит – қарындаштың өзегі,электродтар  дайындауда.Кокс (C) тотықсыздандырғыш ретінде металл өндіруде.Активтелген көмірдің адсорбциялық қасиеті медицинада және газтұтқыштар (противогаз) әзірлеуде қолданылады.

Аллотропия ( көне грекше: αλλος — «басқа», τροπος — «қасиет; сипат» ) - өзінің құрылысы мен қасиеті жағынан әр түрлі екі немесе бірнеше қарапайым заттар түріндегі химиялық элементтің болуы. Аллотроптық , аллотропия – химиялық элементтіңқұрылымдары мен қасиеттері әр түрлі екі немесе одан да көп жай зат түрінде болуы. Аллотроптық құбылыс: 1) атомдар саны әр түрлі молекулалар (оттек [О₂ ] және озон [О₃ ], сондай-ақ екі атомды [Р₂ ] және төрт атомды [Р₄ ] фосфор молекулалары, т. б.) түзілуінен; 2) полиморфтанудың бір түрі болып табылатын әр түрлі кристалдық үлгілері (алмаз және графит түріндегі көміртегі;күкірттің ромбтық және моноклиндік үлгілері; сұр және ақ қалайы; a, b, d темірлер, т.б.) түзілуінен пайда болады. Ашылған элементтердің саны 100-ден асса, олардың Аллотроптық түрлері 400-ге жетеді. Аллотроптық түрлерді атомдардың геометриялық орналасуына қарай жіктейді. Сондай-ақ кристалдық құрылымы бірдей бола тұра, заттар әр түрлі физикалық күйде болады. Мыс., темір 719°С-та (Кюри нүктесі) ферромагниттік күйден ферромагниттік емес күйге ауысқанымен оның кристалдық құрылымы өзгеріссіз қалады.Көміртегінің негізгі классикалық аллотропты формалары: графит және алмаз. Графит– минерал, көміртектің (С) Жер қыртысында ең жиі кездесетін әрі тұрақты гексагондық полиморфтық түрі. Гексогональдік сингонияда кристалданады. Табиғатта кристалы жетілген графит (грекше grapho – жазамын) сирек ұшырайды, көбінесе, қабыршақ, түйіршік, кейде домалақ агрегаттар күйінде кездеседі.

• Түсі қара, сұр, қара сұр, ұстағанда май сияқты, қолға жұғады, металдай жылтыр.

• Қаттылығы 1, ал қабат ішінде 5,5 және одан артық, меншікті салмағы 2,2 г/см³.

• Балқу температурасы 3850Ғ50⁰С.

• Электр тогын, жылуды жақсы өткізеді.

• Қышқылға төзімді, жоғары температурада ғана тотығады. Отқа берік, балқыған металға салса еріп, амфотерлік қасиеті бар оксидтер түзеді, балқығанселитрада жанады. Жеңіл өңделеді, жұмсақ, майысқыш.

• Нейтрон сәулесімен әсер еткенде графиттің электр тогын өткізгіштігі, майысқыштығы, қаттылығы артады, ал жылу өткізгіштігі күрт төмендейді.

Құрылымы жағынан графит айқын кристалды, жасырын кристалды жәнеграфитоидтар болып бөлінеді.

Алмаз (гр. 'adamas' — бұзылмас, жеңілмес) - жай зат, көміртектің аллотропиялық түрі, белгілі заттардың ішіндегі ең қаттысы. Құрылымы: Алмазда көміртектің әрбір атомы, көміртектің басқа төрт атомымен байланысқан, барлық атомдардың арақашықтығы бірдей. Алмаз онша ірі емес кристалдартүрінде тау жыныстарына аралас шашыраңқы, кейде жиналыңқы болып кездеседі. Аса қатты болғандықтан түрлі қатты материалдардың бетін өңдеуге, шыныны кесуге, жер бұрғылауға тегістегіштер, асыл бұйымдар, тағы басқа жасауға қолданылады. Алмаз жарық сәулесін өте күшті сындыратындықтан, түрлі әдемі түс шығарып жарқырай алады, соны күшейту үшін, алмаздың таза дұрыс түзілгенкристалдарын, алмаздың өз ұнтағымен үйкеп өңдейді, мұндай алмазды гауһардейді, бұл қымбат тастың бірі. Алмас кубтық сингонияда кристалданады. Куб,октаэдр, ромбододекаэдр, тетраэдр, сондай-ақ олардың араласқан түрінде кездеседі. 

Алмастың меншікті салмағы 3,5—4,0 г/см3, қаттылығы 10. Морт сынады, сынған жері бұдыр келеді, электр тогын нашар өткізеді. Түссіз, ақ, көгілдір, жасыл, сарғылт, қоңыр, қызғылт, қара сұр түсті болып келеді. Алмастың түсі әр түрлі болуы құрамындағы қоспаларға (5%-ке дейін Sі, Al, Ca, Mg, Tі, Co, Cr, Fe т.б) байланысты. Бұлардан басқа оның құрамында қатты (оливин, пироксен, гранаттар, хромшпинелидтер,графит, кварц, темір оксидтері т.б.), сұйық (су), газ (азот т.б.) күйіндегі қоспалар да болады. Алмас қышқылдар мен сілтілер ерітіндісінің әсеріне берік, селитра мен соданың қоспасында 5000С-та ериді,

Алмаздыд химиялық құрамы таза көміртегінен түрады. Егер алмаздың түсі басқарақ болса, мысалы сары, қоңыр, қара, күңгірт болса, онда оның құрамыдда аралас қоспа тотықтар болғаны. Көбінесе онда кремний тотығы — кварц (Si0₂ ) , бірнеше процент, кальцийдің, темірдің және магнийдің тотықтары болады. Қосындысы бар алмазды борт, карбонадо дейді. Қасиеттері:ауада 850—10000С-та, оттекте 720—8000С-та жанады, вакуум мен инертті газда 20000С-та 15-20 минутта түгелдей графиткеайналады. Графит немесе көмір сияқты жұмсақ тектестерімен салыстырғандағы Алмастың орасан қаттылығына оны құрайтын көміртек атомдары арасындағы өте берік ковалентті байланыс себепші болады. Алмас үлкен тереңдікте, жоғарғы мантияаумағындағы зор температура мен қысым әсерінен пайда болады. Ол қопарылыс түтіктерін толтыратын кимберлит құрамында кездеседі. Басқаша айтқанда қопарылыс түтіктері Алмас кендерін іздестірудің негізгі сілтемесі болып табылады. Сапасына және нарықтық сұранысқа байланысты Алмас кристалдары зергерлік Алмас және техникалық Алмас болып ажыратылады. Зергерлік Алмас мөлдір, ақаусыз (қуыссыз, жарықшасыз, сызатсыз), қоспасыз, аса берік болуы шарт. Өйткені ол — әсемдік бұйымы болумен бірге капитал сақтаудың сенімді тәсілі. Техникалық Алмас ұнтақ немесе тиісті пішінге келтірілген кристалдар түрінде қолданылады.

Фуллерендер мен тубулярлық (tubularis; лат. tubulus түтікше)түтікшеге қатысты, пішіні түтікше тәрізді) наноқұрылымдар,1985 жылы көміртегінің жаңа аллотроптық түрі – фуллерендер деп аталған С60 және С70 кластерлері алынғаннан бастап (Нобель

сыйлығының лауреаттары Н.Крото, Р.Керлу және Р.Смолли жұмыстарынан кейін), және, әсірісе, 1991 ж. жапон ғалымы С.Ишиманың графиттің электрдоғалық булануынан пайда болған заттарында көміртегі нанотүтікшелерін тапқанынан бастап, көптеген зерттеулердің объектісіне айналды. Айта кету керек, фуллерендер мен

нанотүтікшелер бұдан бұрын да байқалған еді.