3. Свойства карбина

3.1.Макроструктура карбина.

Карбин получается в виде волокон, порошка, пленок с разнообразной структурой: длинные неупорядоченные цепи, аморфный и квазиаморфный материал с микрокристаллическими включениями, послойно ориентированные цепочки. Частицы кристаллического карбина имеют совершенную огранку и пластинчатую форму кристаллов, бывают частицы в виде волокон длиной порядка 9,5 мм. При конденсации карбина на подложках получены слои, в которых линейные цепочки углерода ориентированы преимущественно нормально относительно подложки.

3.2.Физические свойства карбина.

Ряд свойств карбина нельзя отнести к конкретной модификации. Внешне он выглядит как черный мелкокристаллический порошок, плотность его, по данным разных авторов, изменяется от 1,9 до 3,30 г/см³.

Карбин – полупроводник n-типа (с шириной запрещенной зоны 1–2 эВ). Он восполняет недостающее звено в спектре углеродных материалов: алмаз – диэлектрик, графит – проводник.

У карбина обнаружены фотоэлектрические свойства: под действием света электропроводность карбина сильно увеличивается. На этом свойстве основано первое практическое применение карбина – в фотоэлементах. Важно, что карбин не утрачивает фотопроводимости даже при температуре до 500°C, которая намного больше, чем у других материалов того же назначения.

Фотопроводимость — явление изменения электропроводности вещества при освещении.

По величине теплоемкости аллотропные формы углерода располагаются в ряд:

алмаз < графит <карбин, что согласуется с жесткостью колеблющегося каркаса этих систем.

Средняя теплота сгорания карбина значительно меньше по сравнению с графитом и алмазом. По мнению Коршака с соавторами, карбин более термодинамически устойчив, чем графит.

3.3.Химические свойства карбина.

Карбин оказался стабильной аллотропной формой углерода при высокой температуре и низком давлении. Он, особенно в кристаллическом состоянии, обнаруживает поразительную инертность к различным окислителям. По отношению к кипячению в смеси концентрированных азотной и серной кислот он ведет себя подобно алмазу. Только взаимодействие карбина с озоном приводит к полной его деструкции.

Карбин инертен и к действию других химических реагентов. Так, взаимодействие его с хлором начинается лишь при температуре выше 800 ^оС и сопровождается деструкцией и образованием различных полихлоридов. Несмотря на наличие в структуре двойных и тройных связей, карбин не реагирует с водородом в присутствии гомогенных или гетерогенных катализаторов.

Имеются сведения, что карбин проявляет каталитическую активность в реакциях дегидрирования и дегидратации. Благодаря особенностям своей кристаллической структуры карбин может образовывать соединения включения (соединения внедрения) с металлами.

При нагревании карбин переходит в графит. Считается, что β-карбин является метастабильной фазой и легко переходит в α-карбин и алмаз, т.е. α-карбин – более устойчивая модификация. [2]