Қазақстан тарихы[היום-מחר
Көміртек түрінде көмір қолданылды ежелгі балқыту үшін металл. Ежелден белгілі аллотропные түрлендіру көміртегі — алмаз және графит.

Шебінде XVII—XVIII ғғ. пайда теориясы флогистона ұсынған Иоганном Бехером және Георгом Шталем. Бұл теория туркменшай болуы әрбір горючем теле ерекше қарапайым заттар — невесомого флюидті — флогистона, улетучивающегося жану процесінде. Өйткені жанған кезде көп мөлшердегі көмір қалып, сәл ғана күлді, флогистики полагали, көмір — бұл дерлік таза флогистон. Дәл осы түсіндірді, атап айтқанда, “флогистирующее” әрекет көмір, оның қабілетін қайта қалпына келтіруге металдар “известей” мен кендер. Позднейшие флогистики, Реомюр, Бергман және басқа да, қазірдің өзінде түсіну көмір білдіреді қарапайым зат. Алайда, алғаш рет осындай “таза көмір” танылды Антуаном лавуазье өзара бөліп алады, исследовавшим процесі жағу ауада және әдемілейді, көмірді және басқа да заттарды. Кітабында Гитона де Морво, лавуазье өзара бөліп алады, Бертолле және Фуркруа “Әдісі химиялық номенклатурасы” (1787) атауы пайда болған “көміртегі” (carbone) орнына француз “таза көмір” (charbone pur). Астында сол атаумен көміртек құнынан “Кестесінде қарапайым тел” Бастауыш оқулықта химия” лавуазье өзара бөліп алады.

1791 жылы ағылшын химигі Теннант бірінші алды еркін көміртек; ол жібердім жұп фосфор үстінен прокаленным бормен, нәтижесінде образовывались кальций фосфаты және көміртек. Бұл алмаз қатты қыздыру тарифтік алмай қалдық, бұрыннан белгілі. Тағы 1751 ж. германдық император Франц I беруге қатысқан алмаз және рубин үшін тәжірибе жағу, содан кейін бұл тәжірибе тіпті кірді сәнге айналды. Бұл тарифтік ғана алмаз, рубин (алюминий тотығы араласқан хром) шыдайды бүлдірмей ұзақ уақыт қыздыру назарында жандырғыш линза. Лавуазье өзара бөліп алады қойған жаңа тәжірибе жағу алмаз көмегімен үлкен әсерлі машиналар мен деген тұжырымға келді алмаз білдіреді кристалды көміртегі. Екінші аллотроп көміртек — графит — алхимическом кезеңде болып саналған видоизмененным свинцовым блеском деп аталды plumbago; тек 1740 ж. Потт тауып болмауы графите қандай қоспалар қорғасын. Шееле зерттеген графит (1779) және бола тұра, флогистиком, счел, оны күкіртті денесімен ерекше түрі, ерекше минералды көмірмен қамтитын байланысты “әуе қышқылы” (СО2) және үлкен саны флогистона.

Жиырма жыл өткен соң, Гитон де Морво арқылы абайлап қыздыру айналдырды алмаз графит, содан кейін көмір қышқылын[8].

Происхождение названия[היום-מחר
ХІХ ғасырдың басында орыс химиялық әдебиетте кейде қолданылған термин “углетвор” (Шерер, 1807; Севергин, 1815); 1824 жылғы Соловьев енгізді атауы “көміртек”. Көміртегі қоспалары бар атауында бөлігі карб(ол) — лат. carbō (род. п. carbōnis) “көмір”.

Физикалық қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]
Көміртек бар көптеген аллотропных модификациялары өте әр түрлі физикалық қасиеттері бар. Алуан модификациялары негізделген қабілеті көміртек құруға химиялық байланыс әр түрлі.

Көміртегі изотоптар[өңдеу | қайнарын қарау]
Толық мақаласы: көміртегі Изотоптар
Табиғи көміртек екі тұрақты изотоптар — 12C (98,93 %) және 13С (1,07 %) және бір радиоактивті изотоптың 14С (β-сәулелендіргіш, Т½= 5730 жыл), сосредоточенного атмосферада және жер қыртысының жоғарғы бөлігінің. Ол үнемі құрылады төменгі қабаттарындағы стратосфераның әсерінің нәтижесінде нейтрондардың ғарыштық сәулелену ядро азот бойынша реакциялар: 14N (n, p) 14C, сондай-ақ, 1950-ші жылдардың ортасына ретінде техногендік өнімді жұмыс АЭС және сынау нәтижесінде сутегі бомба.

Білім беру және ыдырауына 14С негізделген әдіс радиоуглеродного күнін белгілеу, кеңінен применяющийся ” четвертичной геология мен археология.

Аллотропные түрлендіру көміртегі[היום-מחר

Жеңілдетілген фазалық диаграмма көміртегі, заштрихованы облысы әкімдігінің аллотропные түрлендіру мүмкін метастабильны. (diamond — алмаз, graphite — графит, сұйық — сұйық, vapor — газ)

Схемасын құрылымның әр түрлі модификациялары көміртегі
a: алмаз, b: графит, c: лонсдейлит
d: фуллерен — бакибол C60, e: фуллерен C540, f: фуллерен C70
g: аморфты көміртек, h: углеродная нанотрубка
Толық мақаласы: Аллотропия көміртегі
Кристалды көміртегі[היום-מחר
Алмаз
Графит
Карбин
Лонсдейлит
Наноалмаз
Фуллерены
Фуллерит
Углеродное талшығы
Көміртекті нановолокна
Көміртекті нанотрубки
Аморфты көміртек[היום-מחר
Белсендірілген көмір
Ағаш көмір
Ископаемый көмір: антрацит және Ископаемый көмір.
Коксті тас көмір, мұнай және т. б.
Стеклоуглерод
Техуглерод
Күйе
Углеродная нанопена
Практикада, әдетте, жоғарыда аталған аморфные нысандары болып табылады химиялық қосылыстармен жоғары және көміртегі, ал таза аллотропной көміртегі нысаны.

Кластерлік нысаны[היום-מחר
Астралены
Диуглерод
Көміртекті наноконусы
Құрылымы[өңдеу | қайнарын қарау]
Электронды орбитали атом көміртек болуы мүмкін түрлі геометриясы дәрежесіне байланысты будандастыруды оның электрондық орбиталей. Бар үш негізгі геометрия көміртек атомы:

тетраэдрическая құрылады араластыру кезінде бір s – және үш p-электрондардың (sp3-гибридизация). Атом көміртек орталығында орналасқан тетраэдра, байланысты төрт балама σ-байланыстары бар көміртек атомдарымен немесе өзге де төрінде тетраэдра. Мұндай геометрия көміртек атомы сәйкес келеді аллотропные түрлендіру көміртегі алмаз және лонсдейлит. Мұндай гибридизацией ие көміртегі, мысалы, метане және басқа да көмірсутек шикізаттарына.
тригональная, жанынан құрылады араластыру бір s – және екі p-электрондық орбиталей (sp2-гибридизация). Атом көміртек бар үш бірдей σ-байланыстар орналасқан бір жазықтықта бұрышпен 120° бір-біріне. Емес қатысатын будандастыруды p-орбиталь, орналасқан перпендикуляр жазықтық σ-байланыстар үшін пайдаланылады білім беру π-байланысты басқа да атомдарымен. Мұндай геометрия көміртегі тән графит, фенол және т. б.
дигональная құрылады араластыру кезінде бір s – және бір p-электрондардың (sp-гибридизация). Бұл ретте екі электронды бұлт бойында созылған бір бағыты бар түрі симметриялы емес гантелей. Басқа екі р-электрона береді π-байланыс. Көміртек осындай геометриясын атомы құрады ерекше аллотропную түрлендіруді — карбин.
2010 жылы университет қызметкерлері Ноттингем Стивен Лиддл және әріптестер алды қосылыс (мономерный дилитио метандий), онда төрт байланыс көміртек атомы бар бір жазықтықта[9]. Бұрын мүмкіндігі “жалпақ көміртегі” предсказана Паулем фон Шлейером үшін заттар {\displaystyle H_{2}CLi_{2}} H_2CLi_2, бірақ ол түзілді.

Графит және алмаз[היום-מחר
Негізгі және жақсы зерттелген аллотропные түрлендіру көміртегі — алмаз және графит. Термодинамикалық есептеу желісі тепе-теңдік гафит-алмаз арналған фазалық р,Т-диаграммада орындалды 1939 г. О. И. Лейпунским[10]. Қалыпты жағдайларында термодинамически төзімді ғана графит, алмаз және басқа да нысандары метастабильны. Кезінде атмосфералық қысым мен жоғары температура 1200 K алмаз бастайды өтуге ” графит, жоғарыда 2100 K айналдыру жасалады взрывообразно секундта[11][12][13]. ДН0 көшу — 1,898 кДж/моль. Тікелей көшу графит алмаз кезде 3000 K және қысым 11-12 ГПа. Қалыпты қысым кезінде көміртек сублимируется кезінде 3 780 K.

Сұйық көміртегі бар кезде ғана белгілі бір сыртқы қысымда. Үштік нүкте: графит-сұйықтық-бу Т = 4130 K, р = 10,7 МПа және графит-алмаз-сұйықтық Т = ~4000 K, р = ~11 ГПа. Сызық тепе-теңдік графит-сұйықтық ие оң көлбеу, ауыспалы қарай жақындау үштік нүктесінде графит-алмаз-сұйықтық теріс, бұл бірегей қасиеттері бар атомынан құруға көміртекті молекулалар тұратын әр түрлі атомдар санын (екі жылдан жеті!). Көлбеу сызық тепе-теңдік алмаз-сұйықтық жоқ болса, тікелей эксперименттер саласындағы өте жоғары температура (> 4000-5000 K) және қысым (>10-20 ГПа), көп жылдар бойы болып саналған теріс. Өткізілген жапон зерттеушілер тікелей эксперименттер[14] және өңдеу, алынған эксперименттік деректерді ескере отырып, аномальности жоғары температурада жылусыйымдылық алмаз[15][16] көрсеткендей, көлбеу сызық тепе-теңдік алмаз-сұйық оң, т. е. алмаз ауырлау өз сұйықтықтың (расплаве ол бата емес, всплывать ретінде мұз суда!).

Қысым кезінде 60-тан астам ГПа көздейді білімі өте тығыз түрлендіру III (тығыздығы 15-20% – ға жоғары тығыздығы алмаз) бар металл өткізгіштігі. Кезінде жоғары қысым және салыстырмалы төмен температура (шамамен 1 200 K) высокоориентированного графит түзіледі гексагональная көміртек модификациясы кристалдық тормен үлгідегі вюрцита — лонсдейлит (а = 0,252 нм, с = 0,412 нм, кеңістіктік топ Р63/mmc), тығыздығы 3,51 г/см3, яғни осындай ретінде алмаз. Лонсдейлит табылды сондай-ақ, метеоритах.

Ультрадисперсные diamonds (наноалмазы)[היום-מחר
1980-ші жылдары КСРО-да табылған жағдайында динамикалық жүктеме көміртекқұрамды материалдардың құрылуы мүмкін алмазоподобные құрылымын, алған атауы ультрадисперсных алмастарды (УДА). Қазіргі уақытта, барлық жиі қолданылады термин “наноалмазы”. Бөлшектер өлшемі осындай материалдар құрайды бірлік нанометр. Шарттары білім УДА іске асырылуы мүмкін детонация кезінде жарылғыш заттар айтарлықтай теріс оттегі балансы бар, мысалы, қоспаларды тротил с гексогеном. Мұндай жағдайлар іске асырылуы мүмкін сондай-ақ, соққан кезде аспан денелері туралы Жердің беті қатысуымен көміртекті материалдар (органика, шымтезек, көмір және т. б.). Мәселен, құлаған аймағында Тунгусского метеориттің орман подстилке табылған УДА.

Карбин[היום-מחר
Кристалды түрлендіру көміртегі гексагональной сингонии с цепочечным құрылымы молекулалардың деп аталады карбин. Тізбектері бар не полиеновое құрылысы (—C≡C—), не поликумуленовое (=C=C=). Белгілі бірнеше нысандарын карбина, санымен ерекшеленетін атомдар қарапайым ұяшық, ұяшық өлшемдері мен тығыздығы (2,68—3,30 г/см3).