Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Минералогия -> Бетехтин А.Г. -> "Минералогия" -> 101

Минералогия - Бетехтин А.Г.

Бетехтин А.Г. Минералогия — М.: Государственное издательство геологической литературы, 1950. — 956 c.
Скачать (прямая ссылка): betehtin1950mineralogy.pdf
Предыдущая << 1 .. 95 96 97 98 99 100 < 101 > 102 103 104 105 106 107 .. 545 >> Следующая


Искусственно теллур и селен при температурах 200—450° образуют непрерывный ряд изоморфных смесей.

9. ГРУППА УГЛЕРОДА

Эта группа минералов занимает совершенно особое положение среди самородных элементов. Она представлена двумя резко различными по физическим свойствам полиморфными модификациями углерода:

а0 C0 Tb. Уд. вес

Алмаз . С Кубич. с. 3.5595 10 3.50—3.53

Графит . С Гексаг. с. 2.47 6.79 1 2.09-2.23

Кристаллическая структура алмаза (фиг. 129 и 130) характери-

Фиг 129. Кристаллическая решетка алмаза

А—изображение центров атомов; Б—та же решетка в виде тетраэдров, вершины и центры которых являются центрами атомов углерода

зуется тем, что каждый атом в решетке очень прочно связан исключительно силами гомополярной связи с четырьмя окружающими его

соседними атомами, тетраэдрически расположенными вокруг него (тип структуры алмаза). Строение этих тетраэдров легко себе представить, если мы против центра плотно уложенных трех шаров положим четвертый и затем, равномерно раздвинув их, поместим в Центре полученного тетраэдра пятый шар (фиг. 130 В). •

Фиг. 130. Разные способы изображения тетраэдри-ческого расположения атомов Расстояния центров атомов во всех трех фигурах одинаковы

В целом структура алмаза похожа как бы на структуру гранецен-трированного куба (ср. с фиг. 105), но отличается от нее тем, что атомы углерода располагаются не только на гранях куба, но также в центрах половинного числа малых кубов, чередующихся с пустыми малыми кубами (фиг. 129). Более наглядно эта структура показана на фиг. 129 Б в виде комбинаций тетраэдров. Легко видеть, что в данном случае не может быть ре-чм о плот-нейшей упаковке шаров: между тетраэдрами существуют октаэдрические пустоты. Каждая вершина тетраэдра является общей для четырех смежных тетраэдров. Отсюда нетрудно подсчитать, что на элементарную ячейку алмаза (см. фиг. 129 Б) приходится 8 целых атомов (4 внутри и 16 четвертей по вершинам тетраэдров). Прочные силы гомополярной связи атомов обусловливают ряд свойств: бесцветность, низкую электропроводность, необычайно высокую твердость (самый твердый минерал), весьма высокую

Фиг. 131. Расположение атомов в листах решетки графита

Каждый следующий слой как бы сдвинут на половину расстояния диаметра шестерных колец

Фиг. 132. Расположение центров атомов в алмазе (А) при горизонтальном расположении плоских сеток (111) ив графите (Б)

устойчивость при широких колебаниях температуры и давления (в частности, при нагреве до температуры 2500° в отсутствии кислорода не обнаруживает никаких изменений), очень высокую устойчивость по отношению к кислотам и щелочам и т. д.

Структура графита весьма существенно отличается от структуры алмаза. Атомы углерода в графите лежат листами, представленными плоскими гексагональными сетками (фиг. 131 и 132 Б). Каждый атом в плоской сетке окружен тремя соседними атомами на расстоянии

1.42 А (в алмазе 1.54 А), расстояние же между плоскими сетками

о

3.40 А (больше более чем в два раза). Отсюда становится понятным целый ряд свойств графита: его значительно меньший удельный вес по сравнению с алмазом, чрезвычайно легкая расщепляемость на тонкие чешуйки, резко выраженная оптическая анизотропия, а также анизотропия твердости, которую удается установить при очень точных тонких исследованиях (перпендикулярно к плоскости спайности 5.5 по Моосу, а в целом, благодаря очень слабому сцеплению слоев,

настолько мягок, что мажет бумагу и пальцы). Этим же объясняется неоднородность поглощения света, чем и обусловлен черный цвет минерала. Допускают, что тип связи атомов в графите, в отличие от алмаза, в какой-то мере носит металлический характер, т. е. в связях участвуют также «металлические» электроны. С этим вполне увязываются такие свойства, как полуметаллический блеск, высокая электропроводность и др. Но по химической и термической стойкости графит все же близок к алмазу.

Если мы решетку алмаза изобразим в таком виде, как это показано на фиг. 132 А, т. е. вдоль тройной оси (ср. номера атомов на фиг. 129 Л), то в горизонтальных плоских сетках также заметим гексагональные кольца (атомы 6, 11, 8,, 9, 7 и 10), с той лишь разницей, что эти сетки не совсем плоские: три атома располагаются несколько выше по сравнению с другими тремя. Этим и объясняется, почему в кристаллах алмаза спайность средняя по П 11], тогда как в графите по і 0001} совершенная.

Физико-химические отношения между алмазом и графитом не поддаются экспериментальному изучению. Известно лишь, что алмаз при нагревании около 3000° (в вольтовой дуге без доступа кислорода) переходит в графит и что условия образования его сильно ограничены. В. Эйтель, основываясь на величинах теплот сгорания и тепловой теореме Нернста, пришел к выводу о том, что алмаз при всех температурах и давлениях является неустойчивой модификацией углерода (фиг. 133). Превращение его в стабильную модификацию никогда не происходит самопроизвольно.
Предыдущая << 1 .. 95 96 97 98 99 100 < 101 > 102 103 104 105 106 107 .. 545 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed