Podstawowe informacje dotyczące budowy właściwości fizyczny-i chemicznych trzech podstawowych odmian alotropowych węgla przestawiono w tabeli:
Pierwiastki - węglowce
Diament |
Grafit |
Fulleren |
najczęściej bezbarwny i przezroczysty (bywa żółty, brunatny, czarny, rzadziej czerwony, zielony czy niebieski): charakteryzuje się Cuźym współczynnikiem załamania światła |
ciemnoszary, nieprzezroczysty z metalicznym połyskiem |
żotlobrązowy |
kryształy kruche, ale jednocześnie bardzo twarde (najtwardszy pierwiastek) |
kryształy miękkie, fupiiwe, tłuste w dotyku | |
atomy węgla w stanie hybrydyzacji sp3 |
atomy węgla w stanie hybrydyzacji spJ |
atomy węgla w stanie hybrydyzacji sp* |
układ przestrzenny, w którym każdy atom węgla jest otoczony przez cztery inne atomy węgla, ułożone w narożach tetraedru; wszystkie elektrony walencyjne wykorzystane na tworzenie wiązań pojedynczych |
płaskie warstwy zbudowane ze stykających się ze sobą foremnych sześciocziono-wych pierścieni atomów węgla; trzy elektrony wykorzystane są na tworzenie wiązań pomiędzy atomami (o krotności większej niż 1); elektrony na niezhybrydyzo-wanych orbitalach p tworzą rozmytą chmurę elektronową; pomiędzy poszczególnymi warstwami działają słabe siły van der Waalsa |
puste, zamknięte sieci zbuó:-wane ze stykających się ze sobą foremnych pięcie-i sześcioczlonowych pierścieni atomów węgla: wiązania pomiędzy atomarr. charakteryzują się krotnością większą niż 1. a ogólny wzór fullerenów to: Ca,t2l; najmniejszy fulleren zbudowany jest z 28 atomów, największe - nawet z 1000: najlepiej poznane to CK (w o kształcie piłki nożnej) i nieco trwalszy C* (w kształcie piłki do rugby) |
nie przewodzi prądu elektrycznego. przewodzi ciepło |
dobrze przewodzi prąd elektryczny i ciepło |
półprzewodniki |
gęstość 3,51 ft'cm3 |
gęstość 2,1-2.5 g/cnf3 |
gęstość «1,7 g/cm3 |
- odporny na działanie powietrza, wody. kwasów nieutleniających i zasad - ogrzewany w temperaturze 1800—2000!C bez dostępu powietrza przekształca się w grafit |
- odporny na działanie powietrza i wody - w podwyższonej temperatuize reaguje z fluorem i z silnymi utleniaczami: stężonym kwasem azotowym^). stężonym roztworem KMnO., i litowcami - pod ciśnieniem 6-9 GPa i w temperaturze 3000°C przekształca się w diament |
- rozpuszczalne w węglowodorach alifatycznych i aromatycznych - w podwyższonej temperaturze reagują z tlenem, wodorem, fluorem, chlorem I bromem oraz z siarką I litowcami - pod wysokim ciśnieniem, w zależności od warunków, przekształcają się w grafit lub diament |
231