Общие сведения, аллотропия углерода
Углерод (лат. carboneuia) известен с глубокой древности.
В земной коре его содержится примерно 0,35% по массе. В
природе углерод встречается в свободном и связанном состоянии,
главным образом в виде карбонатов (мел, известняк, мрамор),
в каменных и бурых углях, торфе. Углерод входит в состав
нефти, природного газа, воздуха, растений, организмов человека
и животных. Его соединения составляют основу живой природы
- флоры и фауны.
Атом углерода имеет 6 электронов, 2 на внутреннем слое (1s2),
а 4 (2s22р2) - на внешнем. С наиболее активными металлами
углерод проявляет степень окисления -4. Углерод способен
соединяться между собой с образованием прочных длинных цепей.
В отличие от кислорода и азота углерод при обычных условиях
не образует молекул, у него атомная кристаллическая решетка.
Существуют четыре аллотропных модификации углерода: алмаз,
графит, карбин и букибол.
Кристаллическая решетка алмаза состоит из атомов углерода,
соединенных между собой очень прочными s-связями. В кристалле
алмаза все связи эквивалентны и атомы образуют трехмерный
каркас из сочлененных тетраэдров. Алмаз - самое твердое
вещество, найденное в природе.
Графит представляет собой темно-серое с металлическим блеском,
мягкое, жирное на ощупь вещество. Хорошо проводит электрический
ток. В графите атомы углерода расположены в параллельных
слоях, образуя гексагональную сетку. Внутри слоя атомы связаны
гораздо сильнее, чем один слой с другим, поэтому свойства
графита сильно различаются по разным направлениям.
Карбин - получен искусственным путем. Существует два вида
карбина: поликумулен =С=С=С=С= и полиин -C=C-C=C-C=C-.
Букибол - получен в 1985г., имеет сферическую форму (как
футбольный мяч), состоит из 60 или 70 атомов углерода.
Углерод в виде сажи, кокса, древесного угля, костных углей
широко используется в металлургии, синтезе органических
веществ, как топливо, в быту.
