Chemia11

oil kryć ii- dwutlenku wygiń jako produktu *.| >.il.i m i < 11.111 u ulu pozwoliło im postawienie hipotezy, że jest on odmiana wyg,In Niemniej jednak jeszcze przez około 100 lal trwało upewnianie siy, że diament i grali! to dwie rożne odmiany tego samego pierwiastka.

Dlnmunt jost pi/n/mczysty, twardy i nie im /uwodzi in,|iln

Diament nie przewodzi prądu elektrycznego, jest natomiast dobrym przewodnikiem ciepła. Swoją wyjątkową twardość, przezroczystość i piyk ny połysk po oszlifowaniu (oszlifowany diament nazywamy brylantem) za wdzięczą strukturze sieci krystalicznej.

W strukturze tej każdy atom węgla połączony jest jednakowymi win zaniami kowalencyjnymi z 4 innymi atomami węgla. Kryształ diamentu

liV< i> i Miuklura krystaliczna diamentu oraz diament surowy

swoją twardość zawdzięcza równo miernie rozłożonym w przestrzeni wiązaniom o identycznej sile.

Gęstość diamentu przewyższa o 58% gęstość grafitu, co oznacza, żi jego atomy są ściśle „upakowane" a wiązania między nimi mają niewiel ką długość.

Hybrydyzacja atomu węgla w dia mencie jest hybrydyzacją typu \/> gdzie każdy atom węgla wytwa rza 4 wiązania kowalencyjne typu O z 4 sąsiednimi atomami węgla.

W (ll.imoilCil) ułomy wygiń iii.ilu liybiyily-/,n:|u ,v/) '

Czy wiesz, że...

Ta wyjątkowa trwałość wiązań powoduje, że diameni zaczyna się palić dopiero w temperaturze powyżej 800°(

Ryc. 6.4. Rozłożenie wiązań w pojedynczym atomie węgla two rżącym strukturę diamentu

Masę diamentów określa się w karatach:

1 karat = 0,2 g

Największy diament znaleziony w Pretorii ważył 3106 karatów.

Możliwo |(!:;l pi /iilwoi/oi lio ginlilti w (lin minii i od wmtiilo

Zarówno diament, jak i grafit występują w stanie naturalnym, niestety, ilość ich jest stosunkowo niewielka. W bogatych kopalniach diamentów w I tonie urobku znajduje się średnio 0,5 g diamentów, z czego 95% to drobna masa diamentowa nadająca się wyłącznie do celów technicznych (np. wytwarza się z niej przyrządy szlifierskie).

Gdy udowodniono, że diament i grafit są odmianami alotropowymi węgla, przystąpiono do ich syntetyzowania. Próbowano także prze two rzyć grafit w diament i odwrotnie. Oba te procesy wymagają jednak wysokich ciśnień i wysokiej temperatury.

Do niedawna /mliii I ■ l\ i \ II .» i lwic ( hIi i lim i\' I iw i, ilu m węgla grafit i diament < )bei im /iiiimy p-szcze jedną odmianę alol ropową węgla - fullemi, klóry odkryto przy okazji badania struktur międzygwiezdnych. Analizując tak ąwanc widma, czyli wykresy promieniowania elektromagnetycznego, które dociera do nas z kosmosu, można dość dokładnie i reślić, jakie pierwiastki tam się znajdują. Badanie widm nie zawsze daje jednak zadowalające i zultaty, czasem fragmentów wyki esów nie można przypisać żadnej znanej na Ziemi strukturze. I > o tyczyło to widma emitowanego I zez tak zwane gwiazdy węglowe.

u, z-

-1 U ! 111111111. U 11 1111 II U I 11 U 11 ‘¹11 U 111¹ • * 1¹11 r|TTTT| ITTTp I tT[TTI I |'1TTT| I ITT|-

150 140 130 120 110 100 90    80    70 [ppm]

Ryc. 6.5. Widmo magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) ilustruje istnienie fullere-nu C₆₀ w materiale doświadczalnym otrzymanym w laboratorium, odtwarzającym warunki istniejące w gwiazdach węglowych.

I ustanowiono więc zrobić eksperyment laboratoryjny odtwarzający wa-i nnki przestrzeni kosmicznej. Okazało się, że w warunkach tych powstają cząsteczki C₆„, których obecność można było dokładnie zanalizować.

Nastąpił okres intensywnej pracy nad określeniem hipotetycznej struktury tak dużej cząsteczki. Opracowany model widoczny jest na rycinie 6.6 (przypomina kształtem piłkę futbolową).

Te założenia teoretyczne okazały się zgodne z późniejszymi badaniami. Obecnie znanych jest wiele cząsteczek węglowych większych albo mniejszych od cząsteczki C_6f), są one także wytwarzane.

ry wiesz, że...

W sieciach diamentu i grafitu wiązania brzegowe kryształu są „wysycone" innymi pierwiastkami, najczęściej atomami wodoru. Tak więc tylko fullereny lanowią czysto węglowe odmiany alotropowe węgla.

Roztwory fullerenów w rozpuszczalnikach organicznych mają różne l >arwy, na przykład roztwór czystego C₆₀ w toluenie (rozpuszczalniku wę-lowodorowym) przybiera barwę fioletową.

Ostatnie badania nad wykorzystaniem fullerenów prowadzone są dwukierunkowo. Naukowcy starają się otrzymywać cząsteczki, w których do powierzchni fullerenu przyłączone są dodatkowo cząsteczki innych związków albo leż badają struktury, w których atomy innych pierwiasl-ków zamknięte są wewnątrz fullerenu. Okazało się bowiem, że jeden i drugi nul/aj połączeń nadaje całości wiele ważnych i niespotykanych cech (iip /.imk nu, i ii' w ii.uk miii cc małych c/.ąsleezck białek u nie rucha mia je .iii nu mm. | . a ich aktywności biologicznej).

N.i/wa „liillormi" pochodzi ml n.i zwlska aichllfik ta H. Ił. I ullora, tworzącego m.ln. struktury podobne do fullerenu.

Ryc. 6.6. Model cząsteczki fulle renu C₆₀

\    • 4

Oprócz

kulistych fullem nów otrzymii|u się m.in. synle tycznie nanomi ki węglowe, c/yli podłużne, (liganlyc/iH)

liilloidiiy

W