Бетехтин А. Г. Курс минералогии
жүктеу/скачать 4,45 Mb. Pdf көрінісі
|
Betehtin 2008.compressed
| Рис. 81. Кристаллическая структура алмаза.
а — изображение центров атомов; б — та же структура в виде тетраэдров, вершины и центры которых являются центрами атомов углерода а б Описательная часть 186 Рис. 83. Расположение центров атомов в слоях структуры графита. Каждый следующий слой как бы сдвинут на расстояние в половину диаметра шестерных колец Атомы углерода в кристаллической структуре алмаза находятся в состо янии sp 3 гибридизации валентных электронов, они соединены друг с другом исключительно ковалентными жесткими связями по направлени ям, соединяющим центр тетраэдра с его вершинами. Связывающие элект ронные пары находятся в серединах отрезков, соединяющих центры бли жайших атомов углерода и прочно локализованы, энергетический зазор между состоянием этих электронов и уровнем электронов проводимости составляет очень большую величину — 3,6 ЭВ. Поэтому алмаз является ти пичным диэлектриком, что обусловливает ряд таких специфических свойств, как бесцветность и прозрачность, низкая электропроводность, необычайно высокая твердость, весьма высокая устойчивость при широких колебаниях температуры и давления (в частности, при нагреве до температуры 2500 °С в отсутствие кислорода не обнаруживает никаких изменений), очень высокая устойчивость по отношению к кислотам и щелочам и др. Структура графита весьма суще ственно отличается от структуры алмаза. Ионы углерода в графите лежат слоями, представленными плоскими гексагональ ными сетками (рис. 83). Каждый ион в плоской сетке окружен тремя соседними ионами на расстоянии 1,42 A ° (в алмазе 1,54 A °), расстояние же между плоскими сетками — 3,40 A ° (больше чем в два раза). Состояние атомов углерода в графите та ково (sp 2 гибридизация), что каждый из них способен образовать лишь три кова лентные σсвязи. Третий электрон каждо го атома участвует в рсвязи, электрон ные облака которой в виде сообщающихся каналов сосредоточены по обе стороны от слоя, содержащего центры атомов углерода. Электроны в этих каналах делокализованы и могут передвигаться вдоль плоскости слоя, обеспечивая проводимость металлического типа. Рис. 82. Разные способы изображения тетраэдрического расположения атомов. Расстояния от центров атомов на всех трех фигурах одинаковы а б в |