Алмаз. При слове “алмаз” сразу же вспоминаются окутанные завести тай-
ны истории,повествующие о поисках сокровищ.Когда-то люди, охотившие-
ся за алмазами, и не подозревали, что предметов их страсти является криста-
ллический углерод-тот самый углерод, который образует сажу, копоть и уго-
ль.Впервые это доказал Лавуазье.Он поставил опыт по сжиганию алмаза, ис-
пользуя собранную специально для этой цели зажигательную машину.Ока-
залось, алмаз сгорает на воздухе при темпратуре около 700 С, не оставляя
твердого остатка, как и обычный уголь.
В структуре алмаза каждый атом углерода имеет четырех соседей, которые
расположены от него на равных расстояниях в вершинах тетраэдра. Весь
кристалл представляет собой единый трехмерный каркас. С этим связаны
многие свойства алмаза, в частности его самая высокая среди минералов тве
рдость.Она-то и дала камню имя, которое происходит от греч.”адамас”-“тве-
рдый”,”непреклонный”,”несокрушимый”.
Кристаллы алмаза, особенно ограненные (бриллианты), очень сильно пре-
ломляют свет. Этим и обусловлена знаменитая “игра бриллиантов”.
В России ювелирные алмазы вошли в моду в середине 18 в.Ими украшали
не только царские диадемы и скипетры, но также брелки, застежки, трости,
табакерки и даже обувь! Мелкие алмазы используются для резки стекла и
металлов, служат наконечниками сверл, резцов. Алмазный порошок издре-
вле применяют для полировки и огранки драгоценных камней.
Графиит. В древности графит считали одним из минералов свинца, воз-
можно из-за того, что, подобно свинцу, он оставляет на бумаге след.В 18 в.
К.В.Шееле доказал, что графит предсталяет собой “особый минеральный
уголь”.Родственные отношения между алмазом и графитом были подробно
изучены коллегой Лавуазье французским химиком Луи Бернаром Гитоном
де Морво:при осторожном нагревании алмаза без доступа воздуха он по-
лучил порошок графита.
Графит-мягкое вещество серого цвета. Атомы углерода связаны в нем в
плоские слои, состоящие из соединенных ребрами шестиугольником, на-
подобие пчелиных сот. Каждый атом в таком слое имеет трех соседей, уг-
ол между связями С-С-С равен 120 . Для образования трех ковалентных
связей атом предоставляет три электрона,а четвертый электрон, образуя
п-связи, делокализован по всему кристаллу.Этим обьясняются такие сво-
йства графита, как металлический блеск и электропроводность.
Поскольку электронные облака атомов из соседних плоских слоев пере-
крываются, между слоями возникают слабые связи, которые рвутся даже
при незначительной нагрузке. Для того чтобы в этом убедиться, доста-
точно провести карандашом по листу бумаги: на листе останется след из
чешуек графита.
Графит широко применяется в технике. Графитовый порошок исполь-
зуют для изготовления минеральных красок, а также в качестве смазочно-
го материала-между отдельными слоями графита взаимодействие настоль-
ко слабое, что возникает скольжение. Графитовые стержни служат электродами во многих электрохимических процессах; из смеси графита
с глиной изготовляют тигли для плавки металлов. Блоки из особо чисто-
го графита являются основным материалом для создания атомных реакто-
ров. В первом отечественном реакторе,например,было использовано 450т
графита.
В отсутствие кислорода графит и алмаз выдерживают нагревание до вы-
соких температур: эти вещества переходят в газовую фазу в виде молекул
сп лишь при 3000 С. Поэтому графит используют как теплозащитный ма-
териал для головных частей ракет.
Графит-наиболее устойчивая при комнатной температуре аллотропная
модификация углерода. Теоретически все алмазы должны были уже дав-
но превратиться в графит, но с заметной скоростью такая реакция идет
лишь начиная с температуры около 1000 С,а при 2000 С она происходит
почти мгновенно. Однако с практической точки зрения гораздо больший
интерес представляет обратный процесс-превращение графита в алмаз.
Это становится возможным при температуре около 3000 С и давлении
3*106 атм. К сожелению, алмазы, которые удается получить из графита,
обычно очень мелкие и невысокого качества. Они могут быть использо-
ваны лишь для технических целей.
|
