Алотропни форми на въглерода (диамант, графит)
Въглеродът образува няколко прости вещества (алотропни форми), които се различават по строежа си. В диаманта всеки атом е свързан с 4 съседни атома в здрава пространствена решетка, затова той е най-твърдото природно вещество и не провежда ток. В графита атомите образуват слоеве, всеки атом е свързан с 3 съседа, а слоевете се плъзгат един спрямо друг, затова графитът е мек и провежда ток. Други форми са фулерените (C60) и графенът.
Какво да запомним
- Диамант: всеки атом свързан с 4 съседа (тетраедрично), много твърд, не провежда ток.
- Графит: слоеве, всеки атом свързан с 3 съседа, мек, тъмносив, провежда ток.
- Фулеренът C60 има кълбовидни молекули; графенът е слой графит с дебелина един атом.
- Всички форми изгарят до CO2: C + O2 → CO2.
- Изкуствен диамант се получава от графит при много високо налягане и температура.
Пример
Моливът пише, защото слоевете на графита лесно се отделят и остават върху хартията.
Проверете се: 15 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
С колко съседни въглеродни атома е свързан всеки атом в кристала на диаманта?
- С 2
- С 3
- С 4
- С 6
Отговор: С 4 атома (тетраедрично)
Здравите ковалентни връзки във всички посоки правят диаманта много твърд.
Как се нарича алотропната форма на въглерода с кълбовидни молекули, например C60?
- Кокс
- Фулерен
- Карбид
- Графен
Отговор: Фулерен
Фулерените са открити през 1985 г.; молекулата C60 прилича на футболна топка.
Как се нарича слой графит с дебелина само един атом?
- Графен
- Сажди
- Фулерен
- Антрацит
Отговор: Графен
Графенът е много здрав и провежда електричен ток; за изследванията му е присъдена Нобелова награда (2010 г.).
Защо графитът е мек и оставя следа върху хартията?
- Той е течен при стайна температура
- Съдържа много вода
- Молекулите му са кълбовидни
- Слоевете му са свързани със слаби сили и лесно се разместват
Отговор: Слоевете от атоми са свързани помежду си със слаби сили и се плъзгат един спрямо друг
Вътре в слоя атомите са свързани здраво, но между слоевете връзката е слаба.
Какво вещество се получава при изгаряне на диамант в кислород?
- SiO2
- Не изгаря при никакви условия
- H2O
- CO2
Отговор: Въглероден диоксид, CO2
Така се доказва, че диамантът е изграден само от въглерод: C + O2 → CO2.
Как изглежда графитът?
- Прозрачен и безцветен
- Тъмносив, с метален блясък
- Жълт на прах
- Червен и блестящ
Отговор: Тъмносив, с метален блясък
Графитът е тъмносиво, мазно на пипане вещество с метален блясък.
Кое свойство на диаманта го прави подходящ за режещи и пробивни инструменти?
- Електропроводимостта
- Мекотата
- Разтворимостта във вода
- Голямата твърдост
Отговор: Голямата твърдост
Диамантът е най-твърдото природно вещество и реже стъкло и скали.
Защо диамантът не провежда електричен ток?
- Има свободни електрони
- Всички валентни електрони участват във връзки
- Изграден е от йони
- Съдържа вода
Отговор: Всички валентни електрони участват във връзки
Всеки атом е свързан с 4 съседа и няма свободни електрони, за разлика от графита.
С колко съседни атома е свързан всеки въглероден атом в слой от графит?
- С 4
- С 2
- С 3
- С 6
Отговор: С 3
В слоя атомите образуват шестоъгълници и всеки е свързан с 3 съседа; четвъртият електрон е подвижен.
При какви условия от графит може да се получи изкуствен диамант?
- При много високо налягане и температура
- При охлаждане до 0 °C
- При разтваряне във вода
- При осветяване
Отговор: При много високо налягане и температура
Под огромно налягане и висока температура атомите се преподреждат в диамантена решетка.
Как се наричат различните прости вещества, образувани от един и същ елемент?
- алотропни форми
- изотопи
- съединения
- смеси
Отговор: алотропни форми
Диамантът, графитът и фулерените са алотропни форми на въглерода.
Кое от изброените вещества провежда електричен ток?
- диамант
- графит
- кварц
- сяра
Отговор: графит
В графита всеки атом има един свободен електрон, затова провежда ток.
Колко въглеродни атома има в молекулата на най-известния фулерен?
- 12
- 6
- 60
- 100
Отговор: 60
Най-известният фулерен е C60.
За какво се използва графитът благодарение на електропроводимостта си?
- за бижута
- за стъкларски резци
- за изолатори
- за електроди
Отговор: за електроди
Графитът е проводим и химически устойчив, затова се използва за електроди.
Изгарят по 12 g диамант и графит. Каква маса CO2 се получава във всеки случай?
- по 44 g
- 44 g и 22 g
- по 12 g
- по 32 g
Отговор: по 44 g
И двете са чист въглерод: 12 g C (1 mol) дават 44 g CO2.