Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Два аллотропа углерода: графит и алмаз.

Восемь аллотропами углерода : а) алмаза , б) графита , с) лонсдейлита , г) С 60 бакминстерфуллерен , е) C 540 , Фуллериты е) С 70 , г) аморфного углерода , Н) зиг-заг одностенных углеродных нанотрубок . Отсутствующий: cyclocarbon , углеродные nanobuds , schwarzites , стеклоуглерод и карбины (карбины)

Углерод способен образовывать множество аллотропов (структурно различных форм одного и того же элемента) благодаря своей валентности . Хорошо известные формы углерода включают алмаз и графит . В последние десятилетия было обнаружено и исследовано гораздо больше аллотропов, включая формы шара, такие как бакминстерфуллерен, и листы, такие как графен . Более крупномасштабные структуры углерода включают нанотрубки , нанопучки и наноленты.. Другие необычные формы углерода существуют при очень высоких температурах или экстремальных давлениях. Согласно Самарской базе данных по аллотропам углерода (САКАДА), в настоящее время известно около 500 гипотетических трехпериодических аллотропов углерода. [1]

Алмаз [ править ]

Основная статья: Алмаз

Алмаз - хорошо известный аллотроп углерода. Твердость и высокая дисперсия света алмаз делает его полезным для промышленных применений и ювелирных изделий. Алмаз - самый твердый из известных природных минералов . Это делает его отличным абразивом и очень хорошо сохраняет полировку и блеск. Ни одно известное природное вещество не может разрезать (или даже поцарапать) алмаз, кроме другого алмаза. Это также один из самых дорогих элементов в мире.

Рынок промышленных алмазов работает совершенно иначе, чем его рынок драгоценных камней. Промышленные алмазы ценятся в основном за их твердость и теплопроводность, поэтому многие геммологические характеристики алмаза, включая чистоту и цвет, в основном не имеют значения. Это помогает объяснить, почему 80% добываемых алмазов (равных примерно 100 миллионам каратов или 20 тоннам в год) непригодны для использования в качестве драгоценных камней и, известные как борт , предназначены для промышленного использования. Помимо добытых алмазов, синтетические алмазынашли промышленное применение почти сразу после их изобретения в 1950-х годах; еще 400 миллионов каратов (80 тонн) синтетических алмазов ежегодно производится для промышленного использования, что почти в четыре раза превышает массу природных алмазов, добытых за тот же период.

Основное промышленное использование алмаза - это резка , сверление ( сверла ), шлифование (алмазные фрезы) и полировка. Большинство применений алмазов в этих технологиях не требуют больших алмазов; на самом деле, большинство алмазов не ювелирного качества могут найти промышленное применение. Алмазы встроены в наконечники сверл или пильных дисков или измельчены в порошок для использования при шлифовании и полировке (из-за его необычайной твердости). Специализированные применения включают использование в лабораториях в качестве защитной оболочки для экспериментов с высоким давлением (см. Алмазную наковальню ), высокоэффективные подшипники и ограниченное использование в специализированных окнах технических устройств.

В связи с постоянным прогрессом, достигнутым в производстве синтетических алмазов, становится возможным применение в будущем. Большой интерес вызывает возможное использование алмаза в качестве полупроводника, подходящего для создания микрочипов , или использование алмаза в качестве радиатора в электронике . В Японии , Европе и Соединенных Штатах ведутся значительные исследовательские усилия , чтобы извлечь выгоду из потенциала, который предлагают уникальные свойства алмазов, в сочетании с повышением качества и количества поставок, которые начинают поступать от производителей синтетических алмазов.

Каждый атом углерода в алмазе ковалентно связан с четырьмя другими атомами углерода в тетраэдре . Эти тетраэдры вместе образуют 3-мерную сеть шестичленных углеродных колец (подобных циклогексану ) в конформации кресла , допускающей деформацию нулевого угла связи . Эта стабильная сеть ковалентных связей и гексагональных колец является причиной того, что алмаз такой прочный. Хотя графит является наиболее стабильным аллотропом углерода в стандартных лабораторных условиях (273 или 298 K, 1 атм), недавнее вычислительное исследование показало, что в идеализированных условиях ( T = 0, p = 0) алмаз является наиболее стабильным аллотропом на 1,1 кДж / моль по сравнению с графитом. [2]

Графит [ править ]

Основная статья: Графит

Графит , названный Авраамом Готтлобом Вернером в 1789 году от греческого γράφειν ( графейн , «рисовать / писать», для использования в карандашах), является одним из наиболее распространенных аллотропов углерода. В отличие от алмаза, графит является проводником электричества. Таким образом, его можно использовать, например, в электродах электродуговой лампы. Точно так же в стандартных условиях графит является наиболее стабильной формой углерода. Поэтому его используют в термохимии как стандартное состояние для определения теплоты образования углеродных соединений.

Графит проводит электричество , за счет делокализации из пи - св зь электроноввыше и ниже плоскостей атомов углерода. Эти электроны могут свободно двигаться, поэтому могут проводить электричество. Однако электричество проводится только по плоскости слоев. В алмазе все четыре внешних электрона каждого атома углерода «локализованы» между атомами ковалентной связи. Движение электронов ограничено, и алмаз не проводит электрический ток. В графите каждый атом углерода использует только 3 из своих 4 электронов внешнего энергетического уровня в ковалентной связи с тремя другими атомами углерода в плоскости. Каждый атом углерода вносит один электрон в делокализованную систему электронов, которая также является частью химической связи. Делокализованные электроны могут свободно перемещаться по плоскости. По этой причине графит проводит электричество по плоскостям атомов углерода,но не проводит электричество в направлении, перпендикулярном плоскости.

Графитовый порошок используется как сухая смазка . Хотя можно было подумать, что это промышленно важное свойство полностью связано с неплотным межламеллярным соединением между листами в конструкции, на самом деле в условиях вакуума (например, в технологиях для использования в космосе ) графит оказался очень плохим смазочным материалом. . Этот факт привел к открытию, что смазывающая способность графита обусловлена адсорбцией воздуха и воды между слоями, в отличие от других слоистых сухих смазок, таких как дисульфид молибдена . Недавние исследования показывают, что эффект, называемый сверхсмазкой, также может объяснить этот эффект.

Когда большое количество кристаллографических дефектов (физических) связывает эти плоскости вместе, графит теряет свои смазывающие свойства и становится пиролитическим углеродом , полезным материалом в имплантатах, контактирующих с кровью, таких как протезы клапанов сердца .

Графит - самый стабильный аллотроп углерода. Вопреки распространенному мнению, графит высокой чистоты не горит даже при повышенных температурах. [3] По этой причине он используется в ядерных реакторах и в высокотемпературных тиглях для плавления металлов. [4] При очень высоких температурах и давлениях (примерно 2000 ° C и 5 ГПа) он может превращаться в алмаз. [ необходима цитата ]

Природные и кристаллические графиты не часто используются в чистом виде в качестве конструкционных материалов из-за их плоскостей сдвига, хрупкости и несовместимых механических свойств.

В чистой стекловидной (изотропной) синтетической форме пиролитический графит и графит из углеродного волокна являются чрезвычайно прочными, термостойкими (до 3000 ° C) материалами, используемыми в защитных экранах для носовых обтекателей ракет, твердотопливных ракетных двигателях, высокотемпературных реакторах , тормозных колодках и т. Д. щетки электродвигателя .

Вспучивающийся или расширяющийся графит используется в противопожарных уплотнениях, устанавливаемых по периметру противопожарной двери. Во время пожара графит вспучивается (расширяется и обугливается) для предотвращения проникновения огня и предотвращения распространения дыма. Типичная начальная температура расширения (SET) составляет от 150 до 300 ° C.

Плотность: удельный вес графита составляет 2,3, что делает его легче алмазов.

Химическая активность: он немного более активен, чем алмаз. Это связано с тем, что реагенты способны проникать между гексагональными слоями атомов углерода в графите. На него не действуют обычные растворители, разбавленные кислоты или плавленые щелочи. Однако хромовая кислота окисляет его до двуокиси углерода.

Графен [ править ]

Основная статья: Графен

Однослойный графит называется графеном и обладает исключительными электрическими, тепловыми и физическими свойствами. Он может быть получен эпитаксией на изолирующей или проводящей подложке или механическим отслаиванием (повторным отслаиванием) от графита. Его применение может включать замену кремния в высокопроизводительных электронных устройствах. При наложении двух слоев двухслойный графен имеет разные свойства.

Графенилен [ править ]

Graphenylene [5] представляет собой один слой углеродного материала с бифениленовым -каком субъединиц в качестве основы в его гексагональной структуре решетки. Он также известен как бифенилен-углерод.

AA'-графит [ править ]

AA'-графит - это аллотроп углерода, подобный графиту, но слои которого расположены иначе, чем в графите.

Диаман [ править ]

Diamane - это двумерная форма алмаза. Это можно сделать с помощью высокого давления, но без этого давления материал превращается в графен. Другой способ - добавить атомы водорода, но эти связи слабые. Использование фтора (дифторид ксенона) сближает слои, укрепляя связи. Это называется ф-диаманом. [6]

Аморфный углерод [ править ]

Основная статья: Аморфный углерод

Аморфный углерод - это название углерода , который не имеет кристаллической структуры. Как и во всех стеклообразных материалах, может наблюдаться некоторый ближний порядок, но отсутствует дальнодействующая структура атомных позиций. В то время как полностью аморфный углерод может быть получен, большинство аморфного углерода фактически содержит микроскопические кристаллы графита -кака, [7] или даже алмаз -подобного углерода. [8]

Уголь и сажа или технический углерод неофициально называют аморфным углеродом. Однако они являются продуктами пиролиза (процесса разложения вещества под действием тепла), который при нормальных условиях не дает истинного аморфного углерода.

Наноуглероды [ править ]

Бакминстерфуллерены [ править ]

Часть серии статей о
Наноматериалы
Углеродные нанотрубки
  • Синтез
  • Химия
  • Механические свойства
  • Оптические свойства
  • Приложения
  • График
Фуллерены
  • Бакминстерфуллерен
  • Фуллерен C70
  • Химия
  • Воздействие на здоровье
  • Аллотропы углерода
Другие наночастицы
  • Квантовые точки
  • Оксид алюминия
  • Целлюлоза
  • Керамика
  • Оксид кобальта
  • Медь
  • Золото
  • Утюг
  • Оксид железа
  • Железо-платина
  • Липид
  • Платина
  • Серебро
  • Оксид титана
Наноструктурированные материалы
  • Нанокомпозит
  • Нано-пена
  • Нанопористые материалы
  • Нанокристаллический материал
  •  Научный портал
  •  Технологический портал
  • v
  • т
  • е
Основная статья: фуллерен

В бакминстерфуллерен или обычно просто фуллерены или фуллерены для краткости, были обнаружены в 1985 году группой ученых из Университета Райса и Университета Сассекса, три из которых были удостоены в 1996 году Нобелевской премии по химии. Они названы из-за сходства с геодезическими структурами, разработанными Ричардом Бакминстером «Баки» Фуллером . Фуллерены представляют собой изогнутые молекулы различных размеров, полностью состоящие из углерода, которые имеют форму полой сферы, эллипсоида или трубки.

В начале двадцать первого века химические и физические свойства фуллеренов все еще интенсивно изучаются как в чистых, так и в прикладных исследовательских лабораториях. В апреле 2003 года фуллерены изучались на предмет потенциального использования в медицине - связывания специфических антибиотиков со структурой для нацеливания на устойчивые бактерии и даже на определенные раковые клетки, такие как меланома.

Углеродные нанотрубки [ править ]

Основная статья: Углеродные нанотрубки

Углеродные нанотрубки, также называемые бакитрубками, представляют собой цилиндрические углеродные молекулы с новыми свойствами, которые делают их потенциально полезными в широком спектре приложений (например, в наноэлектронике, оптике , материалах и т. Д.). Они обладают необычайной прочностью, уникальными электрическими свойствами и являются эффективными проводниками тепла . Синтезированы также неорганические нанотрубки . Нанотрубка является членом структурного семейства фуллеренов , которое также включает букиболлы . В то время как бакиболлы имеют сферическую форму, нанотрубка имеет цилиндрическую форму., по крайней мере, с одним концом, обычно покрытым полусферой структуры бакибола. Их название происходит от их размера, поскольку диаметр нанотрубки составляет порядка нескольких нанометров (примерно в 50 000 раз меньше, чем ширина человеческого волоса), в то время как они могут достигать нескольких сантиметров в длину. Существует два основных типа нанотрубок: однослойные нанотрубки (ОСНТ) и многостенные нанотрубки ( МУНТ ).

Углеродные нанопочки [ править ]

Компьютерные модели стабильных структур нанопучок
Основная статья: Углеродный нанобуд

Углеродные нанопучки - это недавно открытый аллотроп углерода, в котором фуллереноподобные "почки" ковалентно прикреплены к внешним боковым стенкам углеродных нанотрубок . Этот гибридный материал обладает полезными свойствами как фуллеренов, так и углеродных нанотрубок. Например, они оказались исключительно хорошими излучателями поля .

Шварциты [ править ]

Шварциты - это углеродные поверхности с отрицательной кривизной, первоначально предложенные путем украшения трехпериодических минимальных поверхностей атомами углерода. Геометрическая топология структуры определяется наличием кольцевых дефектов, такие как семиугольники и восьмиугольник, чтобы графен «с гексагональной решеткой. [9] (Отрицательная кривизна изгибает поверхности наружу, как седло, а не изгибается внутрь, как сфера.)

Недавняя работа предполагает, что угли с матричным цеолитом (ZTC) могут быть шварцитами. Название ZTC происходит от их происхождения в порах цеолитов , кристаллических минералов диоксида кремния . Пар углеродсодержащих молекул впрыскивается в цеолит, где углерод собирается на стенках пор, создавая отрицательную кривую. При растворении цеолита остается углерод. Команда создала структуры, украсив поры цеолита углеродом с помощью метода Монте-Карло . Некоторые из этих структур были признаны шварцитами и предложили путь их синтеза. [10] Он был успешно синтезирован по состоянию на 2019 год. [11]

Стекловидный углерод [ править ]

Большой образец стеклоуглерода.
Основная статья: Стекловидный углерод

Стеклоуглерод или стекловидный углерод - это класс неграфитизирующего углерода, широко используемый в качестве электродного материала в электрохимии , а также для высокотемпературных тиглей и в качестве компонента некоторых протезных устройств.

Впервые он был изготовлен Бернардом Редферном в середине 1950-х годов в лабораториях компании Carborundum, Манчестер, Великобритания. Он намеревался разработать полимерную матрицу, отражающую структуру алмаза, и открыл резольную (фенольную) смолу, которая при специальной подготовке затвердевала без катализатора. Из этой смолы был получен первый стеклоуглерод.

Для получения стеклоуглерода органические предшественники подвергаются серии термообработок при температурах до 3000 ° C. В отличие от многих неграфитизированных углей, они непроницаемы для газов и химически чрезвычайно инертны, особенно те, которые получают при очень высоких температурах. Было продемонстрировано, что скорость окисления некоторых стеклоуглеродов в кислороде, диоксиде углерода или водяном паре ниже, чем у любого другого углерода. Они также обладают высокой устойчивостью к воздействию кислот. Таким образом, в то время как обычный графит превращается в порошок смесью концентрированной серной и азотной кислот при комнатной температуре, стеклоуглерод не подвергается такой обработке даже через несколько месяцев.

Атомарный и двухатомный углерод [ править ]

Основные статьи: атомарный углерод и двухатомный углерод

При определенных условиях углерод можно найти в атомарной форме. Он образуется в результате пропускания больших электрических токов через углерод при очень низком давлении. Это крайне нестабильный, но периодический продукт, используемый для создания карбенов . [12]

Двухатомный углерод также может быть обнаружен при определенных условиях. Его часто обнаруживают с помощью спектроскопии во внеземных телах, включая кометы и некоторые звезды . [13] [14]

Углеродная нано-пена [ править ]

Основная статья: Углеродная нано-пена

Углеродная нано-пена - пятая из известных аллотропов углерода, открытая в 1997 году Андреем В. Роде и его сотрудниками из Австралийского национального университета в Канберре . Он состоит из кластера с низкой плотностью, состоящего из атомов углерода, связанных вместе в рыхлой трехмерной паутине.

Каждый кластер имеет ширину около 6 нанометров и состоит из примерно 4000 атомов углерода, связанных в графитоподобные листы, которым придается отрицательная кривизна за счет включения семиугольников в правильный шестиугольный узор. Это противоположно тому, что происходит в случае бакминстерфуллеренов , в которых углеродным листам придается положительная кривизна за счет включения пятиугольников .

Крупномасштабная структура углеродной нано-пены похожа на структуру аэрогеля , но с 1% плотности ранее произведенных углеродных аэрогелей - всего в несколько раз больше плотности воздуха на уровне моря . В отличие от углеродных аэрогелей, углеродная нано-пена является плохим проводником электричества .

Углерод на основе карбида [ править ]

Основная статья: Углерод, полученный из карбида

Углерод на основе карбида (CDC) - это семейство углеродных материалов с различной геометрией поверхности и упорядочением углерода, которые получают путем селективного удаления металлов из предшественников карбидов металлов, таких как TiC, SiC, Ti 3 AlC 2 , Mo 2.С и т. Д. Этот синтез осуществляется с использованием обработки хлором, гидротермального синтеза или высокотемпературной селективной десорбции металлов в вакууме. В зависимости от метода синтеза, предшественника карбида и параметров реакции может быть получено несколько аллотропов углерода, включая эндоэдральные частицы, состоящие преимущественно из аморфного углерода, углеродные нанотрубки, эпитаксиальный графен, нанокристаллический алмаз, луковичный углерод и графитовые ленты, цилиндры и рога. Эти структуры демонстрируют высокую пористость и удельную поверхность с легко регулируемым диаметром пор, что делает их перспективными материалами для накопления энергии на основе суперконденсаторов, фильтрации воды и емкостного опреснения, носителя катализатора и удаления цитокинов. [15]

Лонсдейлит (шестиугольный алмаз) [ править ]

Основная статья: лонсдейлит

Лонсдейлит представляет собой гексагональный аллотроп углеродного аллотропного алмаза, который , как полагают, образовался из графита, присутствующего в метеоритах при их столкновении с Землей . Сильный нагрев и напряжение при ударе превращают графит в алмаз, но сохраняют гексагональную кристаллическую решетку графита . Гексагональный алмаз также был синтезирован в лаборатории путем сжатия и нагрева графита либо в статическом прессе, либо с использованием взрывчатых веществ. Его также можно получить путем термического разложения полимера поли (гидридокарбина) при атмосферном давлении в атмосфере инертного газа (например, аргона, азота), начиная с температуры 110 ° C (230 ° F). [16][17] [18]

Линейный ацетиленовый углерод [ править ]

Основная статья: линейный ацетиленовый углерод

Одномерный углеродный полимер со структурой - (C≡C) n -.

Циклокарбоны [ править ]

Основная статья: Циклокарбон

Цикло [18] углерод (C 18 ) был синтезирован в 2019 г. [19]

Другие возможные формы [ править ]

Кристаллическая структура кубического углерода C 8
  • D-углерод : D-углерод был предложен теоретиками в 2018 году. [20] D-углерод представляет собой орторомбический аллотроп углерода sp 3 (6 атомов на ячейку). Расчеты полной энергии показывают, что D-углерод энергетически более выгоден, чем ранее предложенная структура Т 6 (с 6 атомами на ячейку), а также многие другие.
  • Считается, что чаоит - это минерал, образовавшийся при ударах метеоритов. Он был описан как немного более твердый, чем графит, с цветом отражения от серого до белого. Однако существование карбиновых фаз оспаривается - подробности см. В статье о чаоит .
  • Металлический углерод : теоретические исследования показали, что на фазовой диаграмме есть области при чрезвычайно высоких давлениях, где углерод имеет металлический характер. [21]
  • bcc-углерод : прогнозируется, что при сверхвысоком давлении выше 1000 ГПа алмаз трансформируется в так называемую структуру C 8 , объемно-центрированную кубическую структуру с 8 атомами в элементарной ячейке. Эта кубическая углеродная фаза может иметь важное значение в астрофизике. Его структура известна в одной из метастабильных фаз кремния и подобна кубану . [22] Сверхплотный и сверхтвердый материал, напоминающий эту фазу, был синтезирован и опубликован в 1979 [23] и 2008 годах. [24] [25] Структура этой фазы была предложена в 2012 году как углеродный содалит. [26]
  • bct-carbon : Телоцентрированный тетрагональный углерод, предложенный теоретиками в 2010 г. [27] [28]
  • М-углерод : Считалось, что моноклинный углерод с центрированием по С впервые был создан в 1963 году путем сжатия графита при комнатной температуре. Его структура была теоретизирована в 2006 году [29], затем в 2009 году она была связана [30] с этими экспериментальными наблюдениями. Было предложено, чтобы многие структурные кандидаты, включая bct-углерод, были в равной степени совместимы с экспериментальными данными, доступными в то время, пока в 2012 году не было теоретически доказано, что эта структура с кинетической вероятностью образуется из графита. [31] [32] Вскоре после этого появились данные с высоким разрешением, демонстрирующие, что из всех возможных структур только М-углерод совместим с экспериментом. [33] [34]
  • Q-углерод : ферромагнитный углерод, открытый в 2015 году. [35]
  • Т-углерод : каждый атом углерода в алмазе заменен углеродным тетраэдром (отсюда «Т-углерод»). Это было предложено теоретиками в 1985 году [36].
  • Есть свидетельства того, что белые карлики имеют ядро ​​из кристаллизованных ядер углерода и кислорода. Самый крупный из них, обнаруженный во Вселенной, BPM 37093 , находится на расстоянии 50 световых лет (4,7 × 10 14  км) от нас в созвездии Центавра . Пресс - релиз из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики описал 2500 мили (4000 км) -широкий ядро звезды , как алмаз , [37] , и он был назван Люси , после песни Битлз «Люси в небе с бриллиантами "; [38] однако это скорее экзотическая форма углерода.
  • Prismane C 8 - это теоретически предсказанный метастабильный углеродный аллотроп, состоящий из атомного кластера из восьми атомов углерода, имеющего форму удлиненной треугольной бипирамиды - шестиатомной треугольной призмы с еще двумя атомами выше и ниже ее основания. [39]
К 4 кристалла
  • Граф Лавеса или кристалл K 4 представляет собой теоретически предсказанную трехмерную кристаллическую метастабильную углеродную структуру, в которой каждый атом углерода связан с тремя другими атомами под углами 120 ° (как графит), но где плоскости связи соседних слоев лежат под углом угол 70,5 °, а не совпадение [40] [41]
  • Пента-графен
  • Геккелиты Упорядоченное расположение пятиугольников, шестиугольников и семиугольников, которые могут быть плоскими или трубчатыми.
  • Фаграфен Аллотроп графена с искаженными конусами Дирака.
  • Novamene Комбинация гексагонального алмаза ишестиугольниковsp 2, как в графене. [42]
  • Протомен Гексагональная кристаллическая структура с полностью релаксированной примитивной ячейкой, состоящей из 48 атомов. Из них 12 атомов обладают потенциалом переключения гибридизации между sp 2 и sp 3 , образуя димеры. [43]
  • Zayedene Комбинация линейных углеродных цепей sp и объемного углерода sp3. Структура этих кристаллических углеродных аллотропов состоит из sp-цепочек, вставленных в цилиндрические полости, периодически расположенные в гексагональном алмазе (лонсдейлите). [44] [45]
  • Предполагается, что U-углерод состоит из гофрированных слоев, покрытых шестью или 12-атомными кольцами, связанных ковалентными связями. Примечательно, что он тверже стали , такой же проводящий, как нержавеющая сталь, обладает высокой отражающей способностью и ферромагнитен , ведет себя как постоянный магнит при температурах до 125 ° C. [46]

Изменчивость углерода [ править ]

Алмаз и графит - это два аллотропа углерода: чистые формы одного и того же элемента, различающиеся по структуре.

Система углеродных аллотропов охватывает поразительный диапазон крайностей, учитывая, что все они являются просто структурными образованиями одного и того же элемента.

Между алмазом и графитом:

  • Алмаз кристаллизуется в кубической системе, а графит кристаллизуется в гексагональной системе .
  • Алмаз чистый и прозрачный, а графит черный и непрозрачный.
  • Алмаз - самый твердый из известных минералов (10 по шкале Мооса ), но графит - один из самых мягких (1-2 по шкале Мооса ).
  • Алмаз - идеальный абразив, но графит мягкий и очень хорошая смазка.
  • Алмаз - отличный электроизолятор, но графит - отличный проводник.
  • Алмаз является отличным проводником тепла, но некоторые формы графита используются для теплоизоляции (например, теплозащитные экраны и противопожарные заглушки).
  • При стандартной температуре и давлении графит является термодинамически стабильной формой. Таким образом, алмазы не существуют вечно. Однако превращение алмаза в графит имеет очень высокую энергию активации и поэтому происходит очень медленно.

Несмотря на твердость алмазов, химические связи, которые удерживают атомы углерода в алмазах вместе, на самом деле слабее, чем те, которые удерживают вместе графит. Разница в том, что в алмазе связи образуют негибкую трехмерную решетку. В графите атомы плотно связаны в листы, но листы могут легко скользить друг по другу, делая графит мягким. [47]

См. Также [ править ]

  • Аллотропы сверхплотного углерода

Ссылки [ править ]

  1. ^ Хоффманн, Р .; Кабанов, А .; Голов, А .; Просерпио, Д. (2016). «Homo Citans и углеродные аллотропы: за этику цитирования» . Angewandte Chemie . 55 (37): 10962–10976. DOI : 10.1002 / anie.201600655 . PMC  5113780 . PMID  27438532 .
  2. ^ Grochala, Войцех (2014-04-01). «Алмаз: основное электронное состояние углерода при температурах, приближающихся к 0 К». Angewandte Chemie International Edition . 53 (14): 3680–3683. DOI : 10.1002 / anie.201400131 . ISSN 1521-3773 . PMID 24615828 .  
  3. ^ Светящийся графит ядерного реактора 2 . YouTube (2007-11-07). Проверено 22 октября 2015.
  4. ^ Тигли, Мастерская литейного цеха . Artisanfoundry.co.uk. Проверено 22 октября 2015.
  5. ^ Luder Ж., Апулия С., Оттоссон Х., Эриксон О., Саньял Б., Брения Б. (2016). «Многотельные эффекты и экситонные особенности в двумерном бифениленовом углероде». J. Chem. Phys. 144 (2): 024702. Bibcode : 2016JChPh.144b4702L . DOI : 10.1063 / 1.4939273 . PMID 26772582 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ Ирвинг, Майкл (2019-12-10). «Ультратонкая алмазная пленка из графена может укрепить электронику» . Новый Атлас . Проверено 16 декабря 2019 .
  7. ^ Рэндалл Л. Вандер Уол (1996). «Материал-предшественник сажи: пространственное расположение с помощью одновременной визуализации LIF-LII и определения характеристик с помощью ПЭМ» (PDF) . Двадцать шестой симпозиум (международный) по горению . Институт горения. С. 2269–2275.
  8. ^ McNaught, AD; Уилкинсон, А., ред. (1997). «алмазоподобные углеродные пленки» . Сборник химической терминологии ИЮПАК, 2-е издание . Оксфорд: Научные публикации Блэквелла. DOI : 10.1351 / goldbook.D01673 . ISBN 978-0-9678550-9-7.
  9. ^ Терронес, Умберто (15 февраля 1993). «Трехпериодические минимальные поверхности, декорированные изогнутым графитом». Письма по химической физике . 207 (1): 45–50. Bibcode : 1993CPL ... 207 ... 45T . DOI : 10.1016 / 0009-2614 (93) 85009-D .
  10. ^ Ирвинг, Майкл (13 августа 2018 г.). «Шварцит отрицательной кривизны завершает тройку углеродных наноструктур» . newatlas.com . Проверено 16 августа 2018 .
  11. ^ Boonyoung, Паван (16 мая 2019). «Простой метод« нано-темплейтирования »с использованием цеолита Y для образования углеродных шварцитов» . frontiersin.org . Проверено 1 января 2021 .
  12. ^ Реакции атомарного углерода с хлоридами кислот . Никто. Проверено 23 ноября 2011.
  13. ^ Мартин Харвит (1998). Астрофизические концепции . Springer. ISBN 978-0-387-94943-7. Проверено 24 ноября 2011 года .
  14. ^ Зеленая комета приближается к Земле . Science.nasa.gov (24 февраля 2009 г.). Проверено 23 ноября 2011.
  15. ^ Прессер, Волкер; Хеон, Мин; Гогоци, Юрий (2011). «Углерод на основе карбидов - от пористых сетей до нанотрубок и графена». Современные функциональные материалы . 21 (5): 810–833. DOI : 10.1002 / adfm.201002094 .
  16. ^ Бьянкони П. и др. (2004). «Алмаз и алмазоподобный углерод из прекерамического полимера». Журнал Американского химического общества . 126 (10): 3191–3202. DOI : 10.1021 / ja039254l . PMID 15012149 . 
  17. ^ Нур, Юсуф; Питчер, Майкл; Сейидоглу, Семих; Toppare, Левент (2008). «Легкий синтез поли (гидридокарбина): предшественник алмаза и алмазоподобной керамики». Журнал высокомолекулярных науки, часть A . 45 (5): 358. DOI : 10,1080 / 10601320801946108 .
  18. ^ Нур, Юсуф; Cengiz, Halime M .; Питчер, Майкл У .; Топпэр, Левент К. (2009). «Электрохимическая полимеризация гексахлорэтана с образованием поли (гидридокарбина): прекерамический полимер для производства алмазов». Журнал материаловедения . 44 (11): 2774. Bibcode : 2009JMatS..44.2774N . DOI : 10.1007 / s10853-009-3364-4 .
  19. ^ Кайзер, К .; Scriven, LM; Schulz, F .; Gawel, P .; Gross, L .; Андерсон, HL (2019). «Sp-гибридизованный молекулярный аллотроп углерода, цикло [18] углерод». Наука . 365 (6455): 1299–1301. arXiv : 1908.05904 . DOI : 10.1126 / science.aay1914 . PMID 31416933 . 
  20. ^ Фан, Донг; Лу, Шаохуа; Голов, Андрей А .; Кабанов, Артем А .; Ху, Сяоцзюнь (2018). «D-углерод: Ab initio исследование нового аллотропа углерода» . Журнал химической физики . 149 (11): 114702. arXiv : 1712.09748 . Bibcode : 2018JChPh.149k4702F . DOI : 10.1063 / 1.5037380 . ISSN 0021-9606 . PMID 30243276 .  
  21. ^ Корреа, Аа; Bonev, Sa; Galli, G (январь 2006 г.). «Углерод в экстремальных условиях: фазовые границы и электронные свойства из теории первых принципов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (5): 1204–8. Bibcode : 2006PNAS..103.1204C . DOI : 10.1073 / pnas.0510489103 . ISSN 0027-8424 . PMC 1345714 . PMID 16432191 .   
  22. ^ Джонстон, Рой L .; Хоффманн, Роальд (1989). «Сверхплотный углерод, C8: суперкубан или аналог гамма-кремния?». Журнал Американского химического общества . 111 (3): 810. DOI : 10.1021 / ja00185a004 .
  23. ^ Матюшенко Н.Н.; Стрельницкий В.Е. (1979). «Письма в ЖЭТФ: выпуски онлайн» . www.jetpletters.ac.ru . п. 199. Архивировано из оригинала на 2016-03-05.
  24. ^ Лю, П .; Cui, H .; Ян, GW (2008). «Синтез объемно-центрированных кубических нанокристаллов углерода». Выращивание кристаллов и дизайн . 8 (2): 581. DOI : 10.1021 / cg7006777 .
  25. ^ Лю, P; Цао, Ил; Ванга, Сх; Чен, Кси; Ян, Gw (август 2008 г.). «Микро- и нанокубики углерода с С8-подобной и голубой люминесценцией». Нано-буквы . 8 (8): 2570–5. Bibcode : 2008NanoL ... 8.2570L . DOI : 10.1021 / nl801392v . ISSN 1530-6984 . PMID 18651780 .  
  26. ^ Покропивный, Алексей; Волц, Себастьян (01.09.2012). " ' Фазы С8': Supercubane, четырехгранный, КИ-8 или углерод содалит?". Physica Status Solidi B . 249 (9): 1704–1708. Bibcode : 2012PSSBR.249.1704P . DOI : 10.1002 / pssb.201248185 . ISSN 1521-3951 . 
  27. ^ Wolfram Демонстрация проект . Demonstrations.wolfram.com. Проверено 23 ноября 2011.
  28. ^ Эдвардс, Лин (8 ноября 2010 г.) Идентифицирована структура новой формы сверхтвердого углерода . Physorg.com. Проверено 23 ноября 2011.
  29. ^ Оганов А.Р . ; Стекло CW (2006). «Предсказание кристаллической структуры с использованием ab initio эволюционных методов: принципы и приложения». J. Chem. Phys . 124 (3): 244704. Bibcode : 2006JChPh.124c4704K . DOI : 10.1063 / 1.2155529 . PMID 16438597 . 
  30. ^ Ли, Q .; Май.; Оганов, А.Р .; Ван, HB; Wang, H .; Xu, Y .; Cui, T .; Mao, H.-K .; Цзоу, Г. (2009). «Сверхтвердый моноклинный полиморф углерода». Phys. Rev. Lett . 102 (17): 175506. Bibcode : 2009PhRvL.102q5506L . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.102.175506 . PMID 19518796 . 
  31. ^ Boulfelfel SE; Оганов А.Р .; Леони С. (2012). «Понимание природы« сверхтвердого графита » » . Научные отчеты . 2 : 471. arXiv : 1204.4750 . Bibcode : 2012NatSR ... 2E.471B . DOI : 10.1038 / srep00471 . PMC 3384968 . PMID 22745897 .  
  32. ↑ Оганов, Артем Р. (27 июня 2012 г.). «Исследователи устанавливают структуру новой сверхтвердой формы углерода» . Проверено 23 июля 2012 года .
  33. ^ Ван Ю .; Panzik JE; Кифер Б .; Ли ККМ (2012). «Кристаллическая структура графита при сжатии и декомпрессии при комнатной температуре» . Научные отчеты . 2 : 520. Bibcode : 2012NatSR ... 2E.520W . DOI : 10.1038 / srep00520 . PMC 3400081 . PMID 22816043 .  
  34. ^ Ли, Kanani KM (20 июля 2012). «Необработанный алмаз: разгадка полувековой головоломки» . Проверено 23 июля 2012 года .
  35. ^ Нараян, Джагдиш ; Бхаумик, Анах (2 декабря 2015 г.). «Новая фаза углерода, ферромагнетизм и превращение в алмаз». Журнал прикладной физики . 118 (215303): 215303. Bibcode : 2015JAP ... 118u5303N . DOI : 10.1063 / 1.4936595 .
  36. ^ Burdett, Джереми К .; Ли, Стивен (май 1985 г.). «Метод моментов и элементарные структуры». Журнал Американского химического общества . 107 (11): 3063–3082. DOI : 10.1021 / ja00297a011 .
  37. ^ «В этот День святого Валентина, подарите женщине, у которой есть все, самый большой алмаз в Галактике» . Центр астрофизики . Проверено 5 мая 2009 .
  38. ^ Cauchi, S. (2004-02-18). «Самый большой алмаз из этого мира» . Возраст . Архивировано 4 ноября 2007 года . Проверено 11 ноября 2007 .
  39. ^ Опенов, Леонид А .; Елесин, Владимир Ф. (1998). «Присман C 8 : новая форма углерода?». Письма в ЖЭТФ . 68 (9): 726. arXiv : Physics / 9811023 . Bibcode : 1998JETPL..68..726O . DOI : 10.1134 / 1.567936 .
  40. ^ Ито, Масахиро; Котани, Мотоко; Найто, Хисаши; Сунада, Тошиказу ; Кавазоэ, Ёсиюки; Адсчири, Тадафуми (2009), «Новый металлический кристалл углерода», Physical Review Letters , 102 (5): 055703, Bibcode : 2009PhRvL.102e5703I , doi : 10.1103 / PhysRevLett.102.055703 , PMID 19257523 
  41. ^ Тагами, Макото; Лян, Юнье; Найто, Хисаши; Кавазоэ, Ёсиюки; Котани, Мотоко (2014), "Отрицательно изогнутая кубические кристаллы углерода с октаэдрической симметрией", углерод , 76 : 266-274, DOI : 10.1016 / j.carbon.2014.04.077
  42. ^ Берчфилд, Ларри А; Фахим, Мохамед Аль; Виттман, Ричард С; Делодовичи, Франческо; Манини, Никола (2017). «Novamene: новый класс аллотропов углерода» . Гелион . 3 (2): e00242. DOI : 10.1016 / j.heliyon.2017.e00242 . PMC 5300697 . PMID 28217750 .  
  43. ^ Делодовичи, Франческо; Манини, Никола; Виттман, Ричард С; Choi, Daniel S; Аль-Фахим, Мохамед; Берчфилд, Ларри А (2018). «Протомен: новый углеродный аллотроп» (PDF) . Углерод . 126 : 574–579. DOI : 10.1016 / j.carbon.2017.10.069 . hdl : 2434/546815 .
  44. ^ https://pubs.rsc.org/fr/content/articlelanding/2019/cp/c9cp03978c/unauth#!divAbstract
  45. ^ https://www.beilstein-archives.org/xiv/download/pdf/201967-pdf
  46. ^ Гиббс, У. Wayt (2019-11-15). «Новая форма чистого углерода завораживает и притягивает». Наука . 366 (6467): 782–783. DOI : 10.1126 / science.366.6467.782 . ISSN 0036-8075 . PMID 31727805 .  
  47. ^ Грей, Теодор (сентябрь 2009 г.). «Унесенные в мгновение ока». Популярная наука : 70.

Внешние ссылки [ править ]

  • САКАДА: Самарская база данных углеродных аллотропов
  • Фалькао, Эдуардо Х.Л .; Вудл, Фред (2007). «Аллотропы углерода: помимо графита и алмаза». Журнал химической технологии и биотехнологии . 82 (6): 524–531. DOI : 10.1002 / jctb.1693 . ISSN  0268-2575 .
  • «Таинственные аллотропы углерода»