Глава 6. Подгруппа углерода

Аллотропные модификации углерода

Фуллерены были открыты в 80-х гг. XX в. американскими учеными Р. Смолли и Р. Керл и британским ученым Г. Крото. В 1 996 г. ученые были награждены за это Нобелевской премией.

Фуллерены представляют собой шарообразные молекулы С₆₀ или молекулы С₇₀, по форме близкие к дынеобразному мячу для регби. Поверхность молекул фуллеренов состоит из 5- и 6-угольников, образованных атомами углерода, внутри молекулы полые. Название они получили по имени американского инженера Р. Фуллера, который разработал конструкцию куполообразной крышки, составленной из 5- и 6-уголь- ников, наподобие футбольного мяча.

Фуллерены встречаются, как правило, в виде желтых или бурых кристаллов с плотностью 1,65 г/см³. Они мягкие и скользкие на ощупь, подобно графиту. Под большим давлением фуллерены превращаются в аморфную разновидность, твердость которой приближается к твердости алмаза. Фуллерены хорошо растворяются в бензоле. Следы фуллеренов можно обнаружить в местах удара молний.

Карбин — порошок черного цвета. В нем атомы углерода выстроены в одну прямую цепочку. Карбин встречается в двух формах:

... —С≡С—С≡С—С≡С— ... или ... =С=С=С=С=С= ...

Впервые карбин синтезирован в 60-х гг. XX в. советскими химиками. Позднее он был найден в метеоритном кратере Рис в Баварии (Германия). По твердости карбин занимает промежуточное положение между алмазом и графитом. Он обладает полупроводниковыми свойствами.

Карбин пока еще не нашел такого широкого применения, как алмаз и графит, но, несомненно, у него большое будущее.

Аллотропные модификации углерода взаимопревращаемы.

В настоящее время в производственных масштабах получают искусственные алмазы из графита (при определенных условиях).

Природный углерод как элемент состоит из двух изотопов: (98,892%) и (1,108%). Кроме того, в атмосфере обнаружены незначительные примеси радиоактивного изотопа С помощью радиоуглеродного анализа путем определения концентрации изотопа ученые смогли установить возраст углеродсодержащих пород, археологических и палеонтологических находок, геологических событий.

Основные понятия

Аллотропные модификации углерода: алмаз, графит

Вопросы и задания

1. Чем отличается аллотропия кислорода от аллотропии углерода?

2. Составьте сравнительную характеристику физических свойств алмаза и графита. Запишите данные в таблицу.

3. Как доказать, что алмаз и графит являются аллотропными модификациями одного и того же элемента?

4. Подготовьте сообщение на одну из тем: а) «Многоликий углерод»; б) «Алмаз — царь камней»; в) «Искусственные алмазы»; г) «Применение радиоактивного изотопа углерода в научных исследованиях».

<<< К началу параграфа