odpowiedz na pytania
1. Jak nazywają się te dwie odmiany węgla? Jakie mają właściwości? Czym
różni się ich budowa wewnętrzna?
2. W jaki sposób ułożenie atomów jest powiązane z właściwościami?
3. Podaj jeszcze dwa inne alotropy węgla. Jaka jest ich budowa i
właściwości?
4. Co oznacza określenie “amorficzny”? Czy odnosi się ono do węgla
kamiennego? Dlaczego?
5. Jakie praktyczne zastosowania mają poszczególne odmiany alotropowe
węgla?
1. Jak nazywają się te dwie odmiany węgla? Jakie mają właściwości? Czym
różni się ich budowa wewnętrzna?
2. W jaki sposób ułożenie atomów jest powiązane z właściwościami?
3. Podaj jeszcze dwa inne alotropy węgla. Jaka jest ich budowa i
właściwości?
4. Co oznacza określenie “amorficzny”? Czy odnosi się ono do węgla
kamiennego? Dlaczego?
5. Jakie praktyczne zastosowania mają poszczególne odmiany alotropowe
węgla?
Odpowiedź:
Te dwie odmiany węgla tografit i diament. Grafit jest czarnoszarym, miękkim i łupliwym minerałem, który jest dobrym przewodnikiem prądu i ciepła, ma właściwości smarne i jest odporny na wysokie temperatury. Diament jest bezbarwnym, bardzo twardym i błyszczącym minerałem, który jest izolatorem elektrycznym, ma wysoki współczynnik załamania światła i jest niezwykle trwały. Budowa wewnętrzna tych odmian jest różna. Grafit składa się z płaskich warstw atomów węgla, połączonych ze sobą silnymi wiązaniami kowalencyjnymi w sześciokątne pierścienie. Między warstwami występują tylko słabe oddziaływania van der Waalsa, dlatego łatwo się rozdzielają. Diament natomiast składa się z atomów węgla, połączonych ze sobą silnymi wiązaniami kowalencyjnymi w regularną sieć przestrzenną o kształcie czworościanu.
2.
Ułożenie atomów jest powiązane z właściwościami, ponieważ wpływa na rodzaj i siłę wiązań chemicznych, które decydują o twardości, przewodnictwie, rozpuszczalności i innych cechach fizycznych i chemicznych. Na przykład, grafit jest miękki, ponieważ ma słabe wiązania między warstwami, a diament jest twardy, ponieważ ma silne wiązania we wszystkich kierunkach.
3.
Jeszcze dwie inne odmiany alotropowe węgla tofullereny i grafen. Fullereny to cząsteczki węgla o kształcie sferycznym, elipsoidalnym lub cylindrycznym, zbudowane z pierścieni pięcio- i sześciowęglowych. Mają ciekawe właściwości fizyczne i chemiczne, takie jak nadprzewodnictwo, fotoluminescencja czy zdolność do przechowywania innych atomów lub cząsteczek w swojej strukturze. Grafen to jednowarstwowa sieć atomów węgla, ułożonych w sześciokątne pierścienie. Jest to najcieńszy i najlżejszy materiał znany, a jednocześnie najtwardszy i najbardziej elastyczny. Ma też wyjątkowe właściwości elektryczne, termiczne i optyczne, co czyni go obiecującym materiałem do zastosowań w nanotechnologii, elektronice, optyce i medycynie.
4.
Określenie "amorficzny" oznacza, że materiał nie ma uporządkowanej struktury krystalicznej, lecz jest zbudowany z przypadkowo rozmieszczonych atomów lub cząsteczek. Odnosi się ono do węgla kamiennego, ponieważ jest on odmianą węgla, która powstała w wyniku metamorfozy węgla brunatnego pod wpływem wysokiego ciśnienia i temperatury. Węgiel kamienny ma zmienną zawartość węgla, tlenu, wodoru i siarki oraz różne stopnie uwęglenia. Nie ma regularnej sieci atomów węgla, lecz jest zbudowany z drobnych ziaren o różnych kształtach i rozmiarach.
5.
Poszczególne odmiany alotropowe węgla mają różne praktyczne zastosowania. Grafit wykorzystuje się do produkcji elektrod, tygli, naczyń ognioodpornych, smarów, farb i środków polerskich. Diament stosuje się do wyrobu biżuterii, narzędzi tnących, wierteł, ostrzy i innych przedmiotów o wysokiej twardości i trwałości. Fullereny używa się do tworzenia nanorurek, nanodrutów, nanokompozytów, leków, katalizatorów i baterii. Grafen ma potencjalne zastosowania w produkcji tranzystorów, diod, laserów, paneli słonecznych, ekranów, czujników i materiałów biomedycznych.
Wyjaśnienie: