nekrasovI (1114433), страница 171
Текст из файла (страница 171)
Таким образом, х а р а к т е р н а я валент- ность углерода — четыре. Дополнения 1) Н форне древесного угля углсрол был нзвсстен человечеству с незапамятных времен Совречспнос на»ванне лано этол!у элементу в 1787 г. 2) Прнродяь!й углерод слагается нз двух изотопов — 'эС (98,892«/«) н '«С (1,108«й). Магса первого прпннмается в настояшсе время за еднннцу атомных н молекулярных весов (1 4 4). Следует отметить, что в различных природных объектах соотношепне обоях нтотопоз может незначительно нзменяться (прнведеяные цнфры относятсв кСОз нз нзвестцяка).
Поэтому практический атомный ввс углерода дается с точностью до ~0,00005. С - — — -~С) С 3) Глроенпс ннюпней электронной оболочки углеро- С да н его валентныс состояннн были рассмотрены ранее , 'С С (Ч1 6 3 доп. 11]. Последовательные энергии поннзацнн ! ! ! атома !глерода равны 11,26; 2438; 4787 н 6448 эя. Его ! С ! С ! С 1 гродство к одному злектрону составляет +26, а к четырсч электронны — оценивается в †7 ккол/г-агом. ! С 4) Из рпс. Х.( видно, что нацботсс устойчнной формой углерода прн обычных условиях является графит. С вЂ” — — -(С ) Теплота его сгорания (до ГО,) составлвет 94 ккпл/г-ого« у алмаза она равна 945, а у «аморф ' зточов с в алмазе. Ркс, Х 6.
Схема рз«я !то!ь=!«я ного» углерода 96 — 98 ккал/г.агам, Переход менее устойчивых форм в графят прн обычных условиях не проясходнт, нп выше 1500'С (в отсутствие воздуха) оп пает довольно быстро. 6) Теплота плзвлспнн графпта (прн 47 тыс. агм) составляет 25 ккпл/з.пгол. Ее относительно небольшая велнчпна свидетельствует о разрыве в ходе плавлецая дашь части связей крнсталлнческой реюеткн. 6) Давленно пара графита даже прн 2500'С еше ннчтожно мало (прнмерао 5. 1О-' агл), н температура его возгонкн равна прнблнзнтельно 3700'С.
Пары углерода состоят не только нз отдельных атомов, но н пз более сложных образоааннй обшей формулы С,. Прн 3100'С пар состопт н огнонном нз молекул С = С [д(СС) 1,31 й, к = 9,3, эпсргня днссоцявцнн 144 ккал(моль), а прн дальнейшем повышеннн твмнературы оп, по внднмому, абогашается молекуламн С С=С, С=С=С=С н т. д, Теплота возгонкн (точнее, а том из а пни) углерода прн 25'С равна 170.9 клал/г-атом. Вслнчпна эта о !ень важна, так как она входят в расчет энергий всех углеродяых связей.
7) Обрвзовзпне прпродпых алмазов пвонсходнло, по-внднцочу, путем крнсталлнзацнк ) глерода в глубинных слоях Зечлн (200 — 300 км от поверхности) прн температурах порядка 3000'С я давленкях порндка 200 тыс. атм. Их коренные месторп)кденкн связаны с весьма редкнмн выходамн на поверхность особой горной породы — к ц м бе рл н т а. а россыппые изредка встречаются в наносных пластах.
Промыцгленные разработкн содержат в среднем только 0,5 г алмаза на тонну породы. Богатые месторожде. ння алмазов были открыты в Якутской АССР (Ш55 г.). Онн уже ш тснснвно разрабзтыва!отея. 8) Кзк видно пз рнс. Х.б, каждый атом углерода в алмазе соедннсн с четмрЬмя другонн, причем расстош!нс от сго центра до центра любого пз соседних одинаково (1,54 А). По отношению к каждому атому С четыре соседпцх расдоложемм в углах Х. Четвертая зруяиа периодической системы охватывающего его правильного тетраздра [электронная плотность в середине связи СС равна 025 е/Аз).
Решетка алмаза имеет атомный характер (11! 6 8). Несмотрн на свою твердость, алмаз хрупок н сравнительно легко раскалывается от удара. Он хорошо проводит тепло, но практически ие проводит электрический ток. Мззогне алмазы не бесцветны, а имеют ту нлн иную окраску, от лишь слегка наметившейся до интенсивной. По отношению к рентгеновским лучам алмаз прозрачен (в от. лнчне от подделан), а для ультрафиолетовых лучей одни кристаллы прозрачны, другие непрозрачны. Алмаз отличается большой инертностью: на него ие действуют нн кислоты, нн щелочи.
На воздухе алмаз горит около 900 'С, а в кислороде — около 700 'С, После сгорания остается немного золы (0,02 вес. ",з н более), что свидетельствует о наличии в природных алыазах примесей (главныы образом, А), 50 Са, А)н). Прн нагревании выше 1д)0 'С в отсутствие воздуха начинается графнтнзацня алмаза. 9) Алмазы существуют в двух формах, нз которых одна является обычной, а другая встречается сравнительно редко (2»зз исследованных образцов). Эта вторан форма характеризуется менее однородной внутренней структурой кристалла п быстрым увеличением злектрапроводностн под действием света. По внешнему виду обе формы неразличимы. В кристаллах алмазов обычного типа небольшая (порядка 1;!000) часть атомов углерода замешена, по-видимому, иа атомы азота. Из представителей более редкого типа особенно интересны светло-голубые алмазы, электропронодность которых несравненно выше, чем у прочих образцов.
Прн нагревании выше рлз. х-г. овычвзз зг- !00 'С онн приобретают полупроводниковые свойства р-типа (с р'""з ер"лл"з""' шириной запрещенной зоны 5,5 эв), в атмосфере водорода сохра- няющиесн до 1100'С. 1О) Наиболее красивые алмазы шлифуют н под названием бр ил л н а н то в (рис Х.7) употребляют в качестве украшений.
Для нх расценки служит применяеман к драгоценным камням единица массы — карат (0,2 г). Самый крупный добытый алмаз (зКуллиззан») весил 3026 каратов, т. е. более 600 е. Исключятельная твердость алмаза обусловливает его ценность для техннин. Последняя использует все те камни (громадное большинство), в которых имеется какой. либо изъян (ненраснвая окраска, трещины и т. д.), делающий их непрнгоднымн в качестве украшений. Сравнительно невысокая цена таких камней с браком позволяет употреблять их непосредственно илн в форме алмазного порошка для заточки н шлифовки режущих инструментов нз твердых сплавов, правки шлифовальных кругов, прн буровых работах в горном деле (залмазное бурение>), резке стекза и твердых каменных пород, сверленни стали, обточке металлических палов, вытягивании тонной прово. доки и т.
д. Использование алмазов резни повышает сиорость и начество обработки самых разнообразных материалов. Значение их для техники хорошо обобщеио в следующих словах: «Если бы эта страна (речь идет о США) была отрезана от ее совре. менных источников алмазов, ее промышленный потенциал за очень короткий срок упал бы наполовину» (Лев и с). Ежегодная мировая добыча природных алмазов составляет около 5 г (без СССР). По алмазам имеется специальная монография ', 11) Существует предположение, что исходным материалом для природного синтеза алмазов служил углерод, возникавший в результате восстановления (прн высоннх температурах и под большим давлением) карбонатных пород двухвалентным железом по примерной суммарной схеме: СаСО»+ 5ГеО = Са(ГеО»)з+ Ге»04+ С. Необходи.
мое дли кристаллизации углерода в форме алмаза очень высокое давление (рнс. Х-1) создавалось за счет его случайных местных повышений. 12) Папытин не к у с с т не н н о г о получения алмазов прелпрнпимались много- кратно, но впервые увенчались успехом лишь в 1953 г. Ныне процесс этот уже тсхни. чески освоен и производственном масштабе. Шзфрз ее»сияя И. И. Алмазы. Л.
М., Наука, !ЗЕ4. 474 с. 501 может быть осуществлен тал р . ько п н очень высоких Перевод графита в алмаз может ыть ы, он достаточно быстро протекает лишь прн 6 давлениях (рис. х и наличии катал катализаторов, иэ которых нан высоких температурах т иад (рис. Х-8). Зародышевые кристадл, оз. ллы алмаза воз. оказались ь некоторые элементы триад (рис. г а игом и расплав. лавленным металлом. катализаоверхности раздела между гр ф е жащего металла, сквозь никают на повер ымн пленкой жидкого углерадсодержа а.
Сов еРост к орую углерод затем ффу торо , более 20 з от ать в одно камер й Ре за неснолько минут менная техн л ая техника позволяет получ алмазов. интеза — действием Интересен также дру тай метод их синг й волны, сои с катализатором) ударно в на графит (в смеси с йствия компен- ББ вз ывом, Мгновенность этого де ст злаваемой взрывом. ва чрезвычайно выггь снруется возникающ нми в момент взрыва ч ат ы. Так, прн од- , й+- иями давления и температуры. тй сокими значения й л давлением в ном нз опытов с уд р а иай волной пол ф р .
в очень Ре 300 . Огм почти весь взятый гр ф р афит превратился тыс. Ог сталлики (размером до м лкне алмазные кристал (р е ск ставляют са о м . б й . едкие 13) Искусственные ялназы пред Рис. Х-З. Сшзисти сиит з шествеиная лрорм ииз кристаллы пренму ф а которых обычно меторах. п и с авнительно ииз ияется от кубической (пр л р ).
Цв кай (при высоких . е того— турах т го ~е жаглл н б черного Рн низких темп Р ур е ат ах до зел тоже различен: от ч р о ном нз опытов над л, . а лавлением 2 тыс. а при ы высоких. Например, в д н ы иаг еваинем тра,„ фита влентрнческим р р аз ялом . маенпе тысячных долей секу л ) р , цвет искусственных ал (в течение т ные алмазы чистой воды, ве о 5000 'С были получены бесцветные л х в к нсталлы примесей (а тем до зов существенно зависит н м си). Например, примесь йй придает самым н от состав а исходной графитовой смеси, а иые тона, а одновреме нио РВ н  — синие.
алмазы (р.типа), ), синтезированные при 1100 'С и Инте есны полупроводниковые н А(. На основе нх хараше й нтере ольших добавок В, Ве или ы 70 . агм в присутствии небол тыс. н электрического сопро в. р тивлення от температур теплоправодн ости и сильной эависнмост . р был сконструирован и иниатюрный и чув,алмазный терчиствительиый термометр л и стор) с о бластью прнменнности от — м)0 ло — — — —. — — '"з--ПБ +650 'С. азме ов и обычно ПБ- — тлт —- Из-за своих малых размер Б Б вой акрасни синтетические алмазы некрасиво а в качестве украшений почти не пс — — ' — = — — =,, в к в, по техническим качезуются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
