Самородные неметаллы » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Самородные неметаллы

10.07.2021

Структуры неметаллов — серы, алмаза и графита — очень отличаются от структур металлов и полуметаллов. Сера обычно встречается в природе в виде кристаллов ромбической сингонии (пространственная группа Fddd)', ее полиморфные модификации моноклинной сингонии в природе очень редки, но их легко получают искусственно. Ромбическая модификация серы устойчива при атмосферном давлении и температуре ниже 95,5 С, а моноклинная — устойчива в интервале температур от 95,5 до 119 °С. Температура плавления моноклинной полиморфной модификации выше 119 °С. Элементарная ячейка ромбической модификации серы содержит очень большое число атомов, а именно 128. Они расположены в виде изломанных колец из восьми атомов, образующих молекулы S8 с сильными связями (рис. 7.7, а). Между собой эти кольца связаны слабее и расстояния между ними довольно велики (см. рис. 7.7, б), а в элементарную ячейку входит 16 таких колец. В структуре серы ее атомы (атомный радиус 1,16 А) могут в небольшом количестве замещаться атомами селена (атомный радиус 1,04 А).
Самородные неметаллы

Структуры двух полиморфных модификаций углерода — алмаза и графита — показаны на рис. 7.8, а и б. Структура алмаза представляет собой чрезвычайно прочно связанный каркас, в котором каждый атом углерода связан направленной ковалентной связью с четырьмя соседними атомами, расположенными в вершинах правильного тетраэдра. В результате структура, несмотря на прочные связи, достаточно ажурна, так что в ней заполнено только 34 % пространства. Наличие относительно удаленных слоев атомов углерода, параллельных {111} (см. рис. 7.8, а) обусловливает ясно выраженную октаэдрическую спайность алмаза. Слои {111} представляют собой плоскости с максимальной ретикулярной плотностью.

Структура графита, показанная на рис. 7.8, б, состоит из шестичленных колец, в которых каждый атом углерода имеет трех соседей, расположенных в вершинах равностороннего треугольника. Три из четырех валентных электронов в каждом атоме углерода образуют прочную ковалентную связь с тремя ближайшими соседними атомами в каждом слое. Четвертый электрон свободно мигрирует по поверхности слоя, создавая рассеянный электрический заряд, благодаря чему графит имеет относительно высокую электропроводность. В противоположность ему, алмаз, в котором все четыре валентных электрона участвуют в ковалентной связи, является одним из лучших электроизоляторов.

Слои атомов в структурах графита расположены таким образом, что их положения оказываются идентичными через одно, а положение среднего слоя определяется смещением в плоскости на половину расстояния трансляции (см. рис. 7.8, б). Расстояние между слоями значительно превышает размеры атомов, поэтому вандерваальсовские связи в направлении, перпендикулярном слоям, очень слабы. Это обусловливает совершенную спайность и легкость смещения параллельно слоям. В структуре графита заполнен 21 % пространства, так что его удельный вес соответственно меньше, чем у алмаза.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: