Grafitna formula. Ugljikovodna alotropija

Svatko od nas je koristio jednostavnu olovku s grafitnom šipkom. Njegov otisak na papiru nije ništa više od ugljika. U našem članku saznat ćete što je formula grafita, njegova fizička i kemijska svojstva.

Položaj ugljika u periodnom sustavu

Ugljik - element četvrte skupine, drugo razdoblje periodnog sustava kemijskih elemenata DI Mendeleev. Organogena je. Ova skupina također uključuje kisik, dušik i vodik. To znači da su dio svih živih organizama na planeti, tvoreći svoju osnovu.

Ovaj položaj određuje strukturu ugljikovog atoma. Na njegovoj vanjskoj energetskoj razini postoje četiri elektrona. To znači da određeni kemijski element može biti i pozitivan i negativan. oksidacijsko stanje (+4 ili - 4).

Pojam alotropije

Formula grafita pokazuje da je samo ugljik u slobodnom obliku dio ove tvari. Iako se u prirodi često nalazi u obliku spojeva. Takvi su primjeri ugljični dioksid i ugljikov monoksid vapnenac, kreda, mramor.

Činjenica je da je grafitna formula u kemiji ista kao i formula dijamanta. Je li moguće? Ispada da tvari istog sastava imaju sasvim različita svojstva. Ovaj fenomen naziva se alotropija. Može biti posljedica broja atoma u molekuli tvari ili njihovog prostornog rasporeda. Primjer prvog slučaja je kisik. Ako u molekuli postoje dva atoma tog kemijskog elementa, stvara se kisik, a ako su tri ozona.

Grafitna formula u kemiji

Ugljikova alotropija je prostorna. Obratite pozornost na donju sliku. Prva od njih je grafitna formula. Ugljikovi atomi tvore slojeve koji se nalaze na značajnoj udaljenosti jedan od drugog. Dakle, veza između njih nije jaka. Svaki put, držeći grafitni štap na papiru, ostavljamo sloj ugljika na njemu.

кристаллической решетке kristalna rešetka dijamant (prikazuje sliku s desne strane) udaljenost između atoma u čvorovima jednako u svim smjerovima. Takva struktura osigurava čvrstoću veza. Dijamant je najteža supstanca. Vjeruje se da se ne može slomiti.

Grafit: formula, kemijska i fizikalna svojstva

Kao što smo rekli, grafit je ugljik. Prema tome, pisano je u kemiji kao C. Usprkos činjenici da je formula dijamanta i grafita slična u kvalitativnom sastavu, te tvari imaju značajne razlike u svojstvima. Razlog tome je različit prostorni raspored ugljikovih atoma u njihovim molekulama.

Grafit je mekana siva tvar s metalnim sjajem. Bez napora je stratificiran u male ploče i provodi električnu struju. Znanstvenici su dokazali da ako se grafit zagrijava na 1600 stupnjeva Celzijusa pod tlakom od 104 MPa u prisutnosti katalizatora, pretvorit će se u dijamant. Na taj način u industriji dobivaju umjetni nakit.

Grafit nije kemijski aktivna tvar. On reagira samo s određenim solima i alkalijskim metalima. Produkti takvih reakcija su slične inkluzije. Izgaranje grafita u kisiku nastaje samo pri vrlo visokim temperaturama uz formiranje ugljični dioksid. Međutim, on ulazi u reakciju fluoriranja. Time se dobiva bijeli prah, čija se struktura mijenja u cik-cak, čime se postižu bolja svojstva podmazivanja u usporedbi s konvencionalnim grafitom.

Razlike u modifikaciji ugljika

Ali dijamant je čvrsta prozirna i bezbojna tvar koja ne provodi električnu struju. Iako ponekad u prirodi postoje ružičasti, žućkasti, plavi ili zeleni minerali. Formula dijamanta i grafita u kemiji podjednako predstavlja ugljik - C. Međutim, zbog kubičnog kristalnog sustava, ova tvar je i kruta i krhka. Obrađeni dijamanti se nazivaju dijamanti. Također je iznenađujuće da je u prirodi nemoguće pronaći dva identična kamena. Možda je zbog toga, u prijevodu s grčkog, naziv ove tvari značio "nenadmašan".

Ugljikovodna alotropija

Strukturna formula grafita može se umjetno modificirati. Zbog toga je dobivena cijela serija alotropnih modifikacija ugljika. To su karbin, grafen i fulereni.

Prva tvar ima linearnu strukturu ugljikovih atoma. Mogu biti povezani ili dvostrukim ili naizmjeničnim trostrukim i pojedinačnim vezama. Karbin je crni prah s fino-kristalnom strukturom. Njegova jedinstvena značajka je apsolutna kompatibilnost s tkivima ljudskog tijela. Zbog toga se karbin koristi za proizvodnju umjetnih krvnih žila.

Grafen je jednoslojna tvar koja se također sastoji od ugljika. Takva struktura čini je najtrajnijom i najtrajnijom. Grafen se koristi u različitim područjima nanotehnologije: izrada preciznih instrumenata, umjetne membrane, senzorske naprave.

Od atoma ugljika je još jedna alotropna modifikacija ugljika - fulerena. Njihove molekule su sferične ili eliptične s unutarnjom šupljinom. Fullereni se dobivaju iz grafitnih para tijekom njihove daljnje laserske obrade. Koristi se kao poluvodič, fotorezist, ćelija baterija i električnih baterija, katalizator za rast dijamantnog filma.

Tako smo u našem članku pregledali strukturne značajke grafita. Ova tvar se sastoji od atoma ugljika. Oni tvore zasebne slojeve, a veze između kojih nisu jako jake. Zbog toga je grafit mekan, lako se ljušti u horizontalnom smjeru, ima sivu boju s metalnim sjajom i dobro provodi struju.