Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Соколов А.Н. "Альтернатива. Непостроенные корабли Российского императорского флота" (Военное дело)
Теоретические основы технологии горючих ископаемых - Глушенко И.М.
Глушенко И.М. Теоретические основы технологии горючих ископаемых: Учебник для вузов — M.: Металлургия, 1990. — 296 c.
Скачать (прямая ссылка): glushenko.djvu
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 127 >> Следующая


Одна s-орбиталь и три р-орбитали атома углерода способны образовать четыре одинаковые орбитали, которые принято называть гибридными. Гибридная орбиталь сильно вытянута в одну сторону от ядра, что обусловливает более сильное перекрытие электронных облаков других атомов, чем перекрытие только s- и р-орбиталей. Это приводит к образованию весьма прочных связей. Все четыре гибридные орбитали атома углерода располагаются под углом 109,5° друг к другу, они направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится атом углерода. В этом случае говорят об sp3 -гибридизации внешних электронных облаков атома углерода, которые образуют четыре одинаковые о-связи. Известна способность углеродных атомов образовывать между собой двойные связи.

Наибольшее перекрытие орбиталей, а значит и наиболее прочная связь возникает тогда, когда одна s-орбиталь и две р-орбитали атомов углерода образуют три sp2 -гибридные орбитали, а третья остается неизменной р-орбиталю. При sp2-гибридизации электронные облака расположены в одной плоскости под углом 120° друг к другу. Эти гибридные орбитали образуют три а-связи, лежащие в одной плоскости, а негибридизированные р-орбитали атомов углерода образуют одну я-связь в плоскости, перпендикулярной плоскости ff-связей. Такие атомы образуют двойные углерод-углеродные связи JC=C^ . Атомы углерода способны образовывать между собой и тройные связи при sp-гибридизации —C=C-. В этом случае две sp-гибридные орбитали располагаются под углом 180 0 друг к другу.

Две негибридизованные р-орбитали атома углерода располагаются под углом 90° друг к другу. Эти орбитали образуют две тг-связи, электронные облака которых располагаются, около двух взаимно перпендикулярных плоскостей.

В настоящее время известны три формы углерода: алмаз, графит и карбин, соответствующие трем возможным его валентным состояниям. sp3-гибридизация характеризуется наличием у атомов углерода четырех простых о-связей, образующих пространственный полимерный скелет алмаза. Длина связи С—С составляет 154 нм. Плоские полимерные слои графита образованы атомами углерода, три валентные орбитали которого находятся в sp2 -гибридизации. Они образуют три а-связи и одну я-связь. Полииновая, или кумуленовая форма углерода, образующего линейный полимер, характеризуется sp-гибридизацией электронных облаков углеродных атомов и наличием у них двух а- и двух я-связей. Первые две формы углерода образуют идеальные кристаллы, характеризующиеся известными параметрами.

Кристаллическая решетка алмаза показана на рис. 28. В решетке алмаза каждый атом углерода связан четырьмя ковалентными связями с четырьмя другими связями. Ячейка этой решетки построена следующим образом. К 14 атомам, составляющим гранецентрированное кубическое расположение, добавляются еще четыре. Они располагаются в центре тетраэдров, образованных атомом, находящимся в вершинах куба, и его тремя ближайшими соседями, расположенными в центрах Граней.

На рис. 29 показана диаграмма состояния углерода. Линия аО, соответствующая превращению графита в алмаз, лежит в области высоких температур. Как видно, исходя из условий равновесия, для превращения графита в алмаз необходимо высокое давление, причем оно тем больше, чем выше температура, но при низкой температуре скорость синтеза алмазов ничтожна. Обычно процесс ведут при 1800C и 6 ГПа в присутствии танталового или никелевого катализатора.

Особенности молекулярного строения объясняют разницу в свойс

109°28'/

a S

Рис. 28. Кристаллическая решетка алмаза

вах графита и алмаза. Последний является изолятором, и в противоположность графиту — прозрачный. Продуктом окисления алмаза всегда является только CO2, а в зависимости от способа окисления из графита можно получить иеллитовую кислоту.

Кристаллическая решетка графита (рис. 30) состоит из плоских углеродных слоев, находящихся на расстоянии 0,335 нм и слабо связанных между собой. Химическая связь между атомами в одном слое аналогична связям в ароматических соединениях, например бензоле. С—С-связи в плоскости представляют собой совокупность о-связей, образованных sp2-гибридными орбиталями, и делокализованной я-связи. Расстояние С—С-связи в плоскости графита почти такое же, как и в бензоле (соответственно 0,140 и 0,142 нм).

Базисная плоскость графитового кристаллита включает несколько углеродных колец. Диаметр их вписывающей окружности называе-ется размером кристаллита по оси а. Высота кристаллита, т.е. размер по оси с, составляет 0,678 нм. Таким образом, можно считать графит полимером углерода, имеющего упорядоченность в двух направлениях по плоскости. Эти плоскости образуют достаточно плотную пачку, слои которой соединены между собой не химическими, а более слабыми силами межмолекулярного взаимодействия. Прочность же графитовых слоев в поперечном направлении весьма высока. Плотность графита составляет р = 2,22 г/см3. Он обладает высокой теплопроводностью и электрической проводимостью. При 37000C графит возгоняется без плавления. Структура графита образуется из высокоуглеродистых материалов при нагреве до 2200-2800 0C.
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 127 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.