Графит или графен?

Так графит или графен? И то, и другое. Поскольку это две разные аллотропные модификации углерода. Существует около 400 тысяч неорганических веществ. Число известных органических соединений намного превышает 10 милионов и увеличивается каждый год на 250−300 тысяч. Вот сколько насинтезировали!

Замечу, что химики — единственные ученые из естествоиспытателей, которые сами создают себе объекты исследования. Это всего из более чем сотни химических элементов.

Я всегда говорю, что фаза подвижнее элемента. Итак, о понятии фаза. Строго.

Термодинамическая фаза — термодинамически однородная по составу и свойствам часть термодинамической системы, отделенная от других фаз поверхностями раздела (не всегда, бывают случаи частичной аморфизации — прим. автора), на которых скачком изменяются некоторые свойства системы.

Другое определение: Фаза — гомогенная часть гетерогенной системы. В однокомпонентной системе разные фазы могут быть представлены различными агрегатными состояниями или разными полиморфными модификациями вещества. В многокомпонентной системе фазы могут иметь различный состав и структуру.

Газ всегда состоит из одной фазы, жидкость может состоять из нескольких жидких фаз разного состава (ликвация, жидкостная несмешиваемость), но двух разных жидкостей одного состава в равновесии сосуществовать не может.

Вещество в твердом состоянии может состоять из нескольких фаз, причем некоторые из них могут иметь одинаковый состав, но различную структуру (полиморфизм — существование кристаллических веществ с одинаковым составом, но разной структурой; полиморфизм для простых веществ называют аллотропией).

Поскольку разделение на термодинамические фазы — более мелкая классификация состояний, чем разделение по агрегатным состояниям вещества, то далеко не каждый фазовый переход сопровождается сменой агрегатного состояния. Однако любая смена агрегатного состояния есть фазовый переход.

Пример с углеродом. Один элемент. А сколько дает фаз? Восемь!

Первая — алмаз. Очень твердый. Вторая — графит. Чем они отличаются? Структурой. В результате совершенно разные материалы. Карандашиком из графита мы можем писать записочки. Кстати, карандаш сыграл огромную роль в ликвидации неграмотности в России. Арманд Хаммер — американский бизнесмен — сделал себе состояние в послереволюционной России, построив карандашную фабрику им. Сакко и Ванцетти. С помощью этих карандашей Россия из почти полностью неграмотной страны превратилась в самую читающую, а с помощью СМСок и чата в Интернете превращается снова в неграмотную. Назад к карандашам! Третья — карбин — аллотропная форма углерода на основе sp-гибридизации углеродных атомов. Состоит из углеродных фрагментов с тройной (-С≡С-С≡С-) или двойной кумулированной (=С=С=С=С=) связью. Может быть линейным или образовывать циклические структуры. Четвертая — лонсдейлит, или алмаз гексагональный (самое твердое вещество, на 58% превосходящем по твердости алмаз). Пятая — аморфный углерод. У нее нет дальнего порядка. Шестая — фуллерен — C60−540. Полностью называется бакминстерфуллерен. Выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода. Своим названием обязаны дизайнеру Ричарду Бакминстеру Фуллеру, применявшего для постройки куполов своих зданий пяти- и шестиугольники, являющиеся основными структурными элементами молекулярных каркасов всех фуллеренов. Внутрь фуллеренов можно вводить различные металлы. Получающиеся материалы демонстрируют свойства от диэлектриков до сверхпроводников! За открытие фуллеренов Х. Крото, Р. Смолли и Р. Керлу в 1996 году была присуждена Нобелевская премия по химии. Седьмая — графен (англ. graphene). По-научному, это двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, находящихся в sp2-гибридизации и соединённых посредством σ- и π-связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Высокая подвижность носителей заряда (максимальная подвижность электронов среди всех известных материалов) делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности — как будущую основу наноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах. Основной из существующих в настоящее время способов получения графена основан на механическом отщеплении слоёв графита от пиролитического графита, например, с помощью… скотча. Этот метод не предполагает использования масштабного производства, поскольку это ручная процедура (возврат к веревочно-сургучной науке). За «передовые опыты с двумерным материалом — графеном» А. К. Гейму и К. С. Новосёлову была присуждена Нобелевская премия по физике за 2010 год. Восьмая — при сворачивании графена в цилиндр получается одностенная нанотрубка. В зависимости от конкретной схемы сворачивания графитовой плоскости, нанотрубки могут обладать или металлическими, или полупроводниковыми свойствами.

Как, однако, многолик обычный углерод, не правда ли!

Автор статьи: неизвестный | Дата публикации: 16:13 23.10.2017 Luxtake.Ru




Отзывы и комментарии
Ваше имя (псевдоним):
Проверка на спам:

Введите символы с картинки:



Самое интересное

Трудно ли работать дальнобойщиком? Часть 1

Бывает, что человека тяготит его работа, он считает дни и недели до пенсии. Но о таких людях редко пишут в журналах. Герой нашего рассказа не таков. Сергей, дальнобойщик с двадцатилетним стажем, утвер...

Драма «Серьезный человек». Маленькие трагедии евре

Режиссерский тандем братьев Коэнов (старшего Джоэла и младшего Итэна) давно и прочно занял свое место под кинематографическим солнцем. За свои фильмы, а также оригинальные/адаптированные сценарии к ни...

Что такое мажор и минор? От «Свадебного марша» к «

Если вы не умеете играть на каком-либо музыкальном инструменте — всё равно хотя бы раз в жизни испытали непреодолимую тягу потрогать струны гитары или постучать по клавишам фортепиано....

Как обрезать саженцы яблонь?

Чтобы постоянно получать хорошие урожаи наливных яблочек (особенно в сложных климатических условиях), наряду с правильным выбором сортов яблонь очень важен выбор вида кроны культивируемых деревьев. А ...

О информационном портале:

Наш веб-сайт сделан для людей, желающих постоянно совершенствоваться во всех сферах жизни. Каждый для себя найдет что-то интересное и подчеркнет из статьи полезные вещи. На сайте описано огромное количество моментов, которым в повседневной жизни вы найдете практическое применение. Отсутствие навязчивой рекламы, политики и новостных лент, наличие легкого юмора и полезных рассказов делает наш веб-портал удобным для просмотра.

Интересная и познавательная информация, которая сконцентрирована на нашем портале позволяет ответить на некоторые интересующие вас вопросы. Для того, чтобы каждый посетитель на нашем портале смог в кротчайшие сроки отыскать нужную, для него информацию, мы максимально упростили интерфейс и улучшили систему поиска необходимой статьи. Теперь нет нужды расходовать солидное количество времени для поиска ответа на необходимый для вас вопрос.