Графіт або графен, Світ навколо нас
То графіт чи графен? І те і інше. Оскільки це дві різні алотропні модифікації вуглецю. Існує близько 400 тисяч неорганічних речовин. Кількість відомих органічних сполук набагато перевищує 10 мільйонів і збільшується щороку на 250-300 тисяч. Ось скільки насинтезували!
Зауважу, що хіміки — єдині вчені з дослідників природи, які самі створюють собі об'єкти дослідження. Це всього з понад сотні хімічних елементів.
Я завжди кажу, що фаза рухливіша за елемент. Отже, поняття фаза. Суворо.
Інше визначення:Фаза - гомогенна частина гетерогенної системи. В однокомпонентній системі різні фази можуть бути представлені різними агрегатними станами або поліморфними різними модифікаціями речовини. У багатокомпонентній системі фази можуть мати різний склад та структуру.
Газ завжди складається з однієї фази, рідина може складатися з кількох рідких фаз різного складу (лікування, рідинна незмішуваність), але двох різних рідин одного складу в рівновазі співіснувати не може.
Речовина у твердому стані може складатися з кількох фаз, причому деякі з них можуть мати однаковий склад, але різну структуру (поліморфізм - існування кристалічних речовин з однаковим складом, але різною структурою; поліморфізм для простих речовин називають алотропією).
Оскільки поділ на термодинамічні фази - дрібніша класифікація станів, ніж поділ за агрегатними станами речовини, то далеко не кожен фазовий перехід супроводжується зміною агрегатного стану. Але будь-яка зміна агрегатного стану є фазовий перехід.
Приклад з вуглецем. Один елемент. А скільки дає фаз? Вісім!
Перша – алмаз.Дуже жорсткий. Друга - графіт. Чим вони відрізняються? структурою. В результаті абсолютно різні матеріали. Олівцем із графіту ми можемо писати записочки. До речі, олівець відіграв величезну роль у ліквідації неписьменності в Україні. Арманд Хаммер — американський бізнесмен — зробив собі статки в післяреволюційній Україні, побудувавши олівцеву фабрику ім. Сакко та Ванцетті. За допомогою цих олівців Україна з майже повністю неписьменної країни перетворилася на читаючу, а за допомогою СМСок і чату в Інтернеті перетворюється знову на неписьменну. Назад до олівців! Третя - карбін - алотропна форма вуглецю на основі sp-гібридизації вуглецевих атомів. Складається з вуглецевих фрагментів з потрійним (-С==С-С==С-) або подвійним кумульованим (=С=С=С=С=) зв'язком. Може бути лінійним чи утворювати циклічні структури. Четверта - лонсдейліт, або алмаз гексагональний (найтвердіша речовина, що на 58% перевищує за твердістю алмаз). П'ята - аморфний вуглець. Вона не має далекого порядку. Шоста - фулерен - C60-540. Повністю називається бакмінстерфулерен. Випуклі замкнені багатогранники, складені з парного числа трьохкоординованих атомів вуглецю. Своєю назвою завдячують дизайнеру Річарду Бакмінстеру Фуллеру, який застосовував для будівництва куполів своїх будівель п'яти- і шестикутники, які є основними структурними елементами молекулярних каркасів усіх фулеренів. Всередину фулеренів можна вводити різні метали. Отримані матеріали демонструють властивості від діелектриків до надпровідників! За відкриття фулеренів Х. Крото, Р. Смоллі та Р. Керлу в 1996 році було присуджено Нобелівську премію з хімії. Сьома - графен (англ. graphene). По-науковому, це двовимірна алотропна модифікація вуглецю, утворена шаром атомів вуглецю завтовшки один атом,що знаходяться в sp 2 -гібридизації і з'єднаних за допомогою σ- і π-зв'язків у гексагональну двовимірну кристалічну решітку. Висока рухливість носіїв заряду (максимальна рухливість електронів серед усіх відомих матеріалів) робить його перспективним матеріалом для використання в різних додатках, зокрема — як майбутню основу наноелектроніки і можливу заміну кремнію в інтегральних мікросхемах. Основний з існуючих в даний час способів отримання графену заснований на механічному відщепленні шарів графіту від піролітичного графіту, наприклад, за допомогою скотчу. Цей метод передбачає використання масштабного виробництва, оскільки це ручна процедура (повернення до мотузково-сургучной науці). За «передові досліди з двовимірним матеріалом — графеном» А. К. Гейму та К. С. Новосьолову було присуджено Нобелівську премію з фізики за 2010 рік. Восьма - при згортанні графена в циліндр виходить одностінна нанотрубка. Залежно від конкретної схеми згортання графітової площини, нанотрубки можуть мати або металеві, або напівпровідникові властивості.
Як, однак, багатоликий звичайний вуглець, чи не так!