Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Фулерени і вуглецеві нанотрубки представляють собою одну з аллотропних форм вуглецю у вигляді своєрідних «каркасних», порожнистих структур (рис. 4.1, 4.2). Їх властивості і можливості використання настільки різноманітні і перспективні, що з цієї тематики щорічно публікується понад тисячу наукових статей і оглядів.
Багато елементів і хімічні сполуки можуть існувати у вигляді різних кристалічних структур (модифікацій), які іноді суттєво відрізняються за властивостями. Це явище називається аллотропией (від грец. Allos - інший і tropos - поворот). Наприклад, залізо має три кристалічні модифікації (# 945; -, # 946; - і # 947; залізо), а лід - дванадцять (за деякими даними - чотирнадцять). У найважливішого для життя на Землі елемента вуглецю до недавнього часу були відомі три аллотропние форми. Дві з них широко відомі, це алмаз і графіт. Третя модифікація вуглецю - карбін - відкрита в Росії в 1960 р
Вуглець розташований в IV групі таблиці Менделєєва і, відповідно, має 4 електрона на зовнішній оболонці. Відомо, що атоми вуглецю можуть перебувати в трьох основних станах, що відповідають різним типам гібридизації їх валентних орбіталей. При sp 3 - гібридизації всі чотири ковалентні зв'язки атома з сусідами рівноправні і однаково орієнтовані в просторі. Так формується структура алмазу, в якій кожен атом вуглецю розташований в центрі правильного тетраедра, в вершинах якого знаходяться чотири найближчих атома (рис. 4.3, а).
Інша аллотропная форма вуглецю - графіт - має sp 2-гібридизації. Атоми вуглецю в кристалічній структурі графіту також пов'язані між собою міцними ковалентними зв'язками довжиною 0,142 нм і формують шестикутні кільця, що утворюють міцну і стабільну сітку (рис. 4.3, б) Шари розташовуються один над одним на відстані 0,335 нм, істотно далі, ніж сусідні атоми вуглецю в шарі.
Відповідно шари пов'язані між собою слабким ван дер Ваальсових тяжінням. Така структура визначає специфічні властивості графіту: низьку твердість і здатність легко розшаровуватися. Тому грифель олівця залишає слід на поверхні паперу, і графіт використовується як мастило.
Структура карбін з sp-типу гібридизації зображена на малюнку 4.3, в. Карбин можна отримати при опроміненні лазером пірографіта (різновид графіту) у вигляді білого вуглецевого осаду на його поверхні. Кристал карбін складається з паралельно орієнтованих ланцюжків вуглецевих атомів з подвійними г і язямі (= С = С = С.) Або з чергуванням одинарних і потрійних зв'язків (-С≡С-С≡С-.).