Прекрасный мир алмазов

Прекрасный мир алмазов

Исторические сведения. Имя первооткрывателя углерода, состоящий в основном из углерода, неизвестно. Неизвестно и то, какая из аллотропных форм углерода - алмаз или графит - была открыта раньше. История использования человеком этого вещества достигает в глубину веков, в доисторические времена. Наверное утверждать можно лишь то, что к алмазу и графита человек уже знала угля. Признание углерода химическим элементом произошло только в 1/75 p., Благодаря работам французского ученого А. Лавуазье.

В природе встречаются три аллотропные формы углерода: алмаз, графит и карбин.

Алмаз (от греч. Adamas - непреклонен, твердый) -кристалична вещество, тугоплавкий, химически малоактивны, диэлектрик, практически не проводит электрического тока. Кристаллические решетки атомные (рис. 10). Встречаются кристаллы бесцветные или окрашенные в желтый, коричневый, розово-сиреневый, зеленый, голубой, синий и черный цвет. Кристаллы могут быть прозрачные и непрозрачные, для них характерен сильный блеск.

В кристалле алмаза каждый атом углерода соединяется прочными ковалентными связями с четырьмя соседними атомами. Таким строением кристаллов объясняется исключительная твердость алмаза. Он твердый из всех известных веществ. Благодаря твердости алмаз широко используется для сверления твердых пород, изготовление шлифовальных дисков, резцов, сверл, резки стекла (см. Рис. 10) и др. Для этого применяют технические алмазы, то есть содержащие различные примеси.

Чистые алмазы - бесцветные прозрачные кристаллы. их гранят, шлифуют (алмазным порошком) и изготавливают из них бриллианты. Прозрачные алмазы красивого синего, зеленого, красного цвета слишком редкие и оцениваются очень высоко. Чем больше граней имеет кристалл, тем лучше он «играет». Масса бриллиантов измеряется каратами (1 карат = 0,2 г).

Самый большой из когда-либо найденных на Земле алмазов - это алмаз «Куллинан». Его нашли в 1905 году. Название он получил от имени одного из владельцев. К огранки его размер был с женский кулак и масса 3106 карат, то есть 621 г. При обработке алмаз раскололи по направлению трещин, которые были в нем, и вырезали 105 бриллиантов. Наибольший среди них назвали «Звездная Африка». Он имеет форму капли и массу 530 карат.

Интересно, что среди индийских алмазов является знаменитый «Шах" массой 89 карат, которым персидский правительство, чтобы «умилостивить белого царя», расплатился за кровь известного российского дипломата и выдающегося писателя А. С. Грибоедова, павшего от рук разъяренной толпы персидских фанатиков в 1829 г. в Тегеране -столици Персии.

Разработан искусственное добычи алмазов (в 1954 г.., США) из графита в условиях высоких давлений и температур. Как правило, образуются мелкие кристаллы, их используют для изготовления режущих инструментов и как опору для подшипников и других подвижных частей в точных измерительных инструментах. Сейчас производятся и синтетические алмазы ювелирного качества. Промышленный синтез алмазов - большое достижение науки и техники.

Графит (от греч. Grapho пишу) -кристалична вещество, жирная на ощупь, серого или черного цвета с металлическим блеском. Структура графита слоистая (рис. 11): атомы

Углерода размещены слоями, состоящими из шестичлени них колец. В пределах одного слоя каждый атом углерода образует три химические связи с тремя соседними атомами. Все атомы углерода объединяются в макромолекулы, которые представляют собой бесконечные слои с шестичленных колец.

За счет четвертых электронов внешнего электронного слоя каждого атома углерода, не участвующих и образовании химических связей в плоскости, возникает общая система химической связи, делокализованных в пределах всей макромолекулы. Этим именно и определяется электрическая проводимость графита, темно-серый цвет и металлический блеск.

Слои атомов углерода объединяются в кристаллические решетки за счет межмолекулярных сил.

Внутри слоя графита связи между атомами ковалентные, довольно крепкие, а между слоями действуют межмолекулярные силы, довольно слабые. Поэтому графит легко расслаивается на чешуйки. Это делает кристаллы графита непрочными, а сам минерал мягким. Даже во время слабого трения графита по бумаге на нем остается серый след. Графит тугоплавкий (tпл. = 3800 ° С), химически очень стоек. Из него изготавливают огнеупорные тигли, масла, синтетические алмазы, электроды, обкладки для электролитических ванн, трубы теплообменников (см. Рис. 11). В ядерных реакторах графит используют как замедлитель нейтронов. С графита делают грифели для карандашей.

В промышленности, кроме природного, используют искусственный графит. Его добывают из лучших сортов каменного угля (кокс, антрацит). Процесс в электропечах при температуре 2600-3000 ° С и давлении 250 МПа без доступа воздуха.

Существуют еще так называемые углеродные материалы (раньше называли «аморфный углерод»). К ним относятся уголь (кокс, древесный уголь), технический углерод (сажа) и др. Они не являются самостоятельными аллотропная формами углерода, как это раньше считалось, поскольку микрокристаллическая структура их такая же, как в графита, но кристаллы размещены беспорядочно.

Сажу используют как наполнитель для резины и пластмасс, пигмент для печатной краски, копировальной бумаги, ленты для пишущих машинок и др.

Кокс используется в металлургии в качестве топлива и восстановителя.

Применение древесного угля основывается на его способности привлекать к своей поверхности молекулы веществ из окружающей среды (впитывания на поверхности). Такое явление называют адсорбцией. Понятно, что чем больше поверхность, тем сильнее адсорбция. Чтобы увеличить поверхность угля, его активируют - обрабатывают перегретым водяным паром для удаления из его пор посторонних примесей и увеличения пористости. Такой уголь называют активированным.

Активированный уголь замечательный адсорбент (вбирник). Именно поэтому его используют в промышленности для очистки газов, улавливания ценных органических растворителей, изготовление противогазов, в медицине -для очистки крови и впитывания вредных веществ из желудочно-кишечного тракта.

Название реферата: Прекрасный мир алмазов
Раздел: Химия
Опубликовано: 2007-10-13 12:17:49
Прочитано: 1014 раз

скачать реферат