Czy wiesz, że węgiel to niezwykły pierwiastek? Jak to możliwe, że grafit w ołówku i diamenty w najdroższej biżuterii są zbudowane z tego samego pierwiastka? W czym tkwi fenomen najtwardszych minerałów w przyrodzie? Co wspólnego mają węgiel i piłka nożna? Czy wiesz, czym jest grafen i dlaczego tak dużo mówi się o nim w ostatnich latach?

Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:

definicję pierwiastka chemicznego jako substancji składającej się wyłącznie z atomów posiadających jednakową liczbę protonów w jądrze np.: $C$ , $O$ , $S$ , $P$ ;
znaczenie węgla w chemii organicznej i nieorganicznej;
strukturę elektronową atomu węgla.

Nauczysz się

wyjaśniać, na czym polega zjawisko alotropii;
wymieniać odmiany alotropowe węgla, opisywać ich budowę, właściwości i zastosowania;
uzasadniać zależność właściwości i zastosowania diamentu, grafitu, fullerenów, grafenu, cyklokarbonu od ich budowy wewnętrznej;
wymieniać inne pierwiastki, które mogą występować pod postaciami różnych odmian alotropowych.

iSrkxxiPHW_d5e174

1. Pojęcie alotropia

Niektóre pierwiastki chemiczne, głównie niemetale, występują w różnych postaciach, które mają odmienne właściwości fizyczne i różną aktywność chemiczną. Postaci te zwane odmianami alotropowymiodmiany alotropoweodmianami alotropowymi różnią się budową sieci krystalicznej (np. diament, grafit, fullereny, grafen) i/lub liczbą atomów w cząsteczce (np. $O_{2}$ – ditlen, $O_{3}$ – tritlen, czyli ozon, $O_{4}$ – tetratlen, czyli tlen czerwony). To zjawisko nazywa się alotropiąalotropiaalotropią, od greckiego: allos (inny) i tropos(rodzaj).

RtZAh3yhunObF

Na grafice przedstawiono budowę sieci krystalicznych odmian alotropowych węgla: grafitu, diamentu, fulerenów i grafenu. Struktura grafitu składa się z ułożonych jedna nad drugą warstw, w których atomy węgla tworzą regularne sześciokąty. Diament zbudowany jest z atomów węgla tworzących regularną sieć przestrzenną o kształcie czworościanu foremnego. Fulereny charakteryzują się kulistą, zamkniętą strukturą. Natomiast grafen jest płaską strukturą, składająca się z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Poniżej ukazano trzy trójwymiarowe wzory odmian alotropowych tlenu. Pierwsza: dwie czerwone kulki połączone wiązaniem podwójnym, podpisane jako O2. Druga: trzy czerwone kulki połączone ze sobą dwoma wiązaniami pojedynczymi, pod którymi umieszczono przerywane czerwone linie. Model podpisano jako O3; Czwarta: dwa modele jeden nad drugim: na pierwszym czerwona kulka połączona trzema wiązaniami pojedynczymi z trzema czerwonymi kulkami; na drugim cztery czerwone kulki połączone ze sobą czterema wiązaniami pojedynczymi. Oba modele podpisano jako O4. — Alotropia węgla i tlenu
Źródło: Dariusz Adryan, dostępny w internecie: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 1

ReD4HYdzNSmhM

Innym ważnym pojęciem jest anizotropiaanizotropiaanizotropia. Dotyczy ona zmiany właściwości danej substancji w zależności od kierunku, w którym się je bada. Dotyczy między innymi przewodnictwa elektrycznego i cieplnego, łupliwości, właściwości optycznych. Substancje wykazujące anizotropię jednych właściwości fizycznych, mogą nie wykazywać anizotropii innych właściwości, np. optycznych.

iSrkxxiPHW_d5e207

2. Grafit – węgiel, którym można pisać

GrafitgrafitGrafit jest zbudowany z płaskich warstw ułożonych jedna nad drugą. Każda warstwa przypomina strukturę plastra miodu. Atomy węgla są ułożone w regularne sześciokąty o wspólnych bokach. W obrębie każdej warstwy atomy są połączone silnymi wiązaniami kowalencyjnymi z trzema sąsiednimi atomami tego pierwiastka. Natomiast między warstwami występują tylko słabe oddziaływania (van der Waalsa), dlatego kryształy grafitu są miękkie i łatwo dają się łupać. Odległości między płaszczyznami są niemal $2,5$ razy większe niż długości wiązań między atomami węgla w pierścieniach, stąd siła wiązań między warstwami jest mała. Dlatego poszczególne warstwy grafitu stosunkowo łatwo się rozdzielają, co wykorzystujemy za każdym razem, przyciskając ołówek do kartki papieru.

RmXsgQ0w6SgDT

Ilustracja przedstawia strukturę krystaliczną grafitu. Składa się ona z warstw, w których występują sześcioczłonowe układy cykliczne. Na grafice przedstawiono trzy warstwy nałożone jedna na drugą. Oznaczono odległości pomiędzy atomami węgla w warstwach — trzysta trzydzieści pięć tysięcznych nanometra (oddziaływania van der Waalsa) oraz pomiędzy atomami węgla w sześcioatomowych układach cyklicznych — sto czterdzieści dwie tysięczne nanometra (wiązania kowalencyjne). Dodatkowo z lewej strony grafiki znajduje się zdjęcie plastra miodu, którego budowa przypomina strukturę grafitu. Poniżej umieszczone jest zdjęcie tego minerału — czarnej, delikatnie połyskującej skały. Natomiast w prawym górnym rogu ilustracji ukazano w powiększeniu jądro jednego z atomów węgla, w postaci czerwonego koła wokół którego znajdują się cztery mniejsze, niebieskie koła — elektrony. Trzy z nich umieszczono między sześcioma poziomymi liniami wychodzącymi z jądra atomu. Czwarty elektron znajduje się poza nimi. Od tej ilustracji odchodzi czarna strzałka w dół prowadząca do zdjęcia żarówki. Natomiast w prawym dolnym rogu grafiki znajduje się rysunek żółtego ołówka, podpisany jako „gr. graphein". — Struktura grafitu
Źródło: ClkerFreeVectorImages, Grażyna Makles, Krzysztof Jaworski, Panigrahi, derived from Ian Mawle, PragmaticFix, Rob Lavinsky, Subhashish, dostępny w internecie: https://pixabay.com, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 2

RkrNIvS2f6I1I

Grafit jest odmianą węgla o czarnoszarej barwie i połysku, który przypomina połysk metaliczny. Jest bardzo miękki (twardość grafitu w skali Mohsaskala Mohsaskali Mohsa wynosi $1$ ), podatny na ścieranie i łupliwy. Ma doskonałe właściwości smarne, jest tłusty w dotyku i wytrzymały na wysokie temperatury. Wykazuje wysoką odporność mechaniczną na ściskanie i niewielką – na rozciąganie. Ponadto grafit i wyroby grafitowe nie rozpuszczają się w wodzie, charakteryzują się małą aktywnością chemiczną, łatwością składowania i utylizacji oraz brakiem negatywnego wpływu na środowisko. Dzięki tym cechom zyskał on miano materiału nowoczesnego, a zarazem ekologicznego.

Badanie przewodnictwa elektrycznego i cieplnego grafitu

Doświadczenie 1

RpfPaMbZMo6JQ

Wykonano doświadczenie, w którym zbadano czy grafit przewodzi prąd elektryczny i ciepło.

Problem badawczy:

Czy grafit przewodzi prąd elektryczny i ciepło?

Hipoteza:

Grafit to odmiana alotropowa węgla, która przewodzi prąd elektryczny i ciepło.

Co było potrzebne:

grafitowy pręcik z ołówka;
dioda typu LED;
przewody z zaciskami typu krokodylki;
bateria $9 V$ ;
kartka papieru;
ołówek;
palnik spirytusowy;
termometr;
szczypce.

Przebieg doświadczenia:

Zbudowano obwód elektryczny składający się z baterii, diody i przewodów elektrycznych zakończonych krokodylkami. Umieszczono w nim pręcik grafitowy z ołówka i sprawdzono, czy po zamknięciu obwodu płynie prąd elektryczny. Następnie na kartce papieru narysowano grubą kreskę ołówkiem (miękkim – typu „B”), na której następnie położono krokodylki wcześniej zmontowanego obwodu elektrycznego. Sprawdzono czy dioda się zaświeciła. W następnym etapie koniec pręcika grafitowego umieszczono w płomieniu palnika i ogrzewano przez około $2$ minuty. Po tym czasie zmierzono temperaturę drugiego końca pręcika, przykładając do niego termometr.

Obserwacje:

Po zamknięciu obwodu elektrycznego dioda się zaświeciła. Prąd popłynął również, gdy w obwodzie umieszczono kartkę papieru z grubą kreską narysowaną ołówkiem. Podczas ogrzewania pręcik szybko stał się ciepły, a po usunięciu źródła ciepła także szybko się ochłodził.

Wnioski:

Grafit dobrze przewodzi prąd elektryczny i ciepło.

R1RoZYbwTa07Y

Film <math aria‑label="pod tytułem">pt. Badanie przewodnictwa elektrycznego i cieplnego grafitu
Źródło: Tomorrow Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 3

R5wKjZmYXcNmr

Polecenie 3

R18M9hF6Z3Qx9

Ten bardzo niepozorny minerałminerałminerał ma różnorodne zastosowanie w życiu codziennym. Już w średniowieczu używano go do pisania i wyrobu tygli stosowanych w pracowniach alchemików. Dzisiaj również piszemy ołówkami, których rysiki są grafitowe i nadal wytwarza się z niego tygle oraz materiały ogniotrwałe (np. cegły, bloki węglowe, betony grafitowe). Ponadto, odmianę tę wykorzystuje się do produkcji: szczotek węglowych, klocków hamulcowych w samochodach, suchych smarów, farb antykorozyjnych, elektrod używanych do elektrolitycznego otrzymywania metali oraz elektrod do produkcji baterii, moderatorów (prętów spowalniających neutrony) w reaktorach atomowych i materiałów konstrukcyjnych, np. kompozytów grafitowych (te znalazły zastosowanie do produkcji rakiet tenisowych i elementów bolidów Formuły $1$ ).

RSzyjPl3yl5Rv

Właściwości i zastosowanie grafitu
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 4

RWsnUfcZ70Xuz

Ciekawostka

Co wspólnego mają ołów i ołówek?
Dzisiaj mamy wiele różnych przyborów, których używamy do pisania na papierze. Dawniej, gdy nie znano jeszcze grafitu i ołówków do pisania wykorzystywano kawałki ołowiu, który przestał być używany w $1564$ roku. Legenda głosi, że pewnego dnia na północy Anglii straszna burza poprzewracała ogromne drzewa, odkrywając duże pokłady czarnej substancji pod ich korzeniami. Wyglądała ona jak węgiel, ale się nie paliła. Pasterze zorientowali się, że jest to idealny materiał do znakowania owiec. I tak odkryto grafit, jednak nazwa ołówek pozostała.
Współczesny ołówek jest pręcikiem wykonanym najczęściej nie tylko z grafitu, lecz również z kaolinu, umieszczonego w oprawie drewnianej lub z tworzywa sztucznego. Podczas pisania grafit ściera się, pozostawiając ślad na powierzchni, np. papieru. Twardość oraz odcień rysika ołówka zależą od proporcji pomiędzy grafitem a glinką kaolinową. Im więcej grafitu, tym ciemniejszy oraz bardziej miękki jest ołówek. Większa ilość kaolinu sprawia, że ołówek jest twardszy i jaśniejszy. Ołówek $9 B$ ma wkład z czystego grafitu. W ołówkach piszących w różnych kolorach nie stosuje się w ogóle grafitu, tylko produkuje się je z mieszanki wosku, kaolinu i barwników. Ołówek z gumką opatentowano dopiero w $1858$ roku.

Rzdvu4VOfvKRd

Grafika przedstawia europejski system oznaczania twardości ołówków. Od góry napis: Europejski system oznaczania twardości ołówków używa liter: H (hard — twardy), F (firm — trwały, mocny) oraz B (black — czarny). Poniżej znajduje się skala twardości: ołówki bardzo twarde — stosowane do rysunku technicznego (<math aria‑label="dziewięć H">9H, <math aria‑label="osiem H">8H, <math aria‑label="siedem H">7H, <math aria‑label="sześć H">6H, <math aria‑label="pięć H">5H, <math aria‑label="cztery H">4H), ołówki o średniej twardości (<math aria‑label="trzy H">3H, <math aria‑label="dwa H">2H, H, F, HB, B, <math aria‑label="dwa B">2B, <math aria‑label="trzy B">3B), ołówki bardzo miękkie — stosowane do rysunku artystycznego (<math aria‑label="cztery B">4B, <math aria‑label="pięć B">5B, <math aria‑label="sześć B">6B, <math aria‑label="siedem B">7B , <math aria‑label="osiem B">8B, <math aria‑label="dziewięć B">9B). Do zmazywania linii narysowanych ołówkami bardzo twardymi stosuje się gumki kreślarskie, a do linii narysowanych ołówkami bardzo miękkimi — gumki kauczukowe. — Twardość ołówków
Źródło: Krzysztof Jaworski, Dmgerman, Grażyna Makles, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 5

RSqULlg2ZIERi

Dopasuj podane elementy do odpowiedniej twardości ołówka. ołówki bardzo twarde Możliwe odpowiedzi: 1. rysunek techniczny, 2.

B

2 B — 9 B

, 3. zawiera więcej grafitu, 4. należy użyć gumki kreślarskiej, 5. zawiera więcej glinki kaolinowej, 6. rysunek artystyczny, 7.

HB

, 8.

H

2 H — 9 H

, 9.

F

, 10. zawiera zbliżoną ilość glinki kaolinowej i grafitu, 11. należy użyć gumki kauczukowej ołówki o średniej twardości Możliwe odpowiedzi: 1. rysunek techniczny, 2.

B

2 B — 9 B

, 3. zawiera więcej grafitu, 4. należy użyć gumki kreślarskiej, 5. zawiera więcej glinki kaolinowej, 6. rysunek artystyczny, 7.

HB

, 8.

H

2 H — 9 H

, 9.

F

, 10. zawiera zbliżoną ilość glinki kaolinowej i grafitu, 11. należy użyć gumki kauczukowej ołówki bardzo miękkie Możliwe odpowiedzi: 1. rysunek techniczny, 2.

B

2 B — 9 B

, 3. zawiera więcej grafitu, 4. należy użyć gumki kreślarskiej, 5. zawiera więcej glinki kaolinowej, 6. rysunek artystyczny, 7.

HB

, 8.

H

2 H — 9 H

, 9.

F

, 10. zawiera zbliżoną ilość glinki kaolinowej i grafitu, 11. należy użyć gumki kauczukowej

iSrkxxiPHW_d5e344

3. Diament – symbol bogactwa, piękna i oczarowania

Od stuleci diamenty zachwycają ludzi swoim doskonałym pięknem, rzadkością występowania i niezwykłymi właściwościami. DiamentdiamentDiament zbudowany jest z atomów węgla tworzących regularną sieć przestrzenną, o kształcie czworościanu foremnego (tetraedru), w której każdy atom łączy się z czterema innymi atomami węgla. Równomiernie rozłożone, mocne wiązania kowalencyjne wpływają na bardzo dużą twardość tej odmiany alotropowej (w skali Mohsaskala Mohsaskali Mohsa twardość diamentu wynosi $10$ ).

RiYye9YCN88Eh

Węgiel leży w czternastej grupie i drugim okresie układu okresowego. Jego masa atomowa wynosi dwanaście gramów na mol. Na powłoce walencyjnej atomu węgla znajduje się sześć elektronów walencyjnych. Wszystkie atomy węgla w strukturze diamentu tworzą regularną sieć przestrzenną o kształcie czworościanu foremnego (tetraedru). Każdy atom węgla połączony jest z czterema innymi atomami węgla za pomocą wiązań kowalencyjnych. Odległości pomiędzy atomami wynoszą sto pięćdziesiąt cztery tysięczne nanometra. — Budowa diamentu
Źródło: Krzysztof Jaworski, Rob Lavinsky, Washington Diamonds Corporation/Inbal-Tania Studio, Cmglee, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 6

R7It14pTJDhye

Ciekawostka

Cullinan – największy diament świata
Znaleziono go $25$ czerwca $1905 r .$ w Republice Południowej Afryki. Miał wymiary $10 x 6 x 5 cm$ i ważył $3106$ karatówkaratkaratów, czyli $621,2 g$ . Pierwotnie był on najprawdopodobniej jeszcze większy. Kamień został ofiarowany królowi Edwardowi $VII$ na jego $66 .$ urodziny. Na polecenie króla $10$ lutego $1908 r .$ roku znany amsterdamski szlifierz po trzech miesiącach oglądania kamienia zdecydował się podzielić diament na dwie części.
Umieścił precyzyjnie ostrze w najlepiej wybranym punkcie, uderzył młotkiem i ostrze pękło, lecz kamień pozostał nienaruszony. Przy drugim uderzeniu diament pękł tak, jak przewidywał szlifierz, jednak on sam zemdlał na skutek ogromnego stresu wywołanego możliwością uszkodzenia tego wyjątkowego cudu natury. Z Cullinanu uzyskano $9$ dużych kamieni i $96$ mniejszych o łącznej masie $1063,65$ karata, co stanowi $34,25 %$ masy początkowej i oznacza stratę sięgającą $65 %$ . Kamienie szlifowano wiele miesięcy.

R19rD2MuEWCWX

Film <math aria‑label="pod tytułem">pt. Najciekawsze diamenty świata
Źródło: Ahnode, Baburshafiq, Caricato da Ayswaryak, Chris 73, CsvBibra, Dave Fischer, Jeffrey Beall, Joschenbacher, Magnus Manske, Materialscientist, Odder tarafından yüklendi, Staselnik, Tomorrow Sp. z o.o., Washington Diamonds Corporation/Inbal-Tania Studio, X rudi, Zscout370, deror_avi, dorothy.voorhees, https://commons.wikimedia.org, https://www.flickr.com, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 7

R9OqbMcIGwY7N

Diamenty w stanie czystym tworzą z reguły bezbarwne, przeźroczyste kryształy. Ponieważ często w ich sieci krystalicznej występują jony innych pierwiastków, np.: boru, azotu, manganu, żelaza, zdecydowana większość wydobywanych kamieni jest zabarwiona. Wyróżnia się diamenty o barwie: żółtej, czerwonej, niebieskiej, fioletowej. Znane są nawet czarne diamenty, tak zwane karbonado. Diamenty są wykorzystywane do cięcia szkła, ze względu na ich największą twardość wśród wszystkich ziemskich minerałówminerałminerałów. Obliczono, że diament o masie $1$ karatakaratkarata – $0,2 g$ – wystarczyłby na przecięcie tafli szkła o długości większej niż odległość z Ziemi do Księżyca. O wyjątkowości diamentów wśród innych minerałów decyduje fascynująca gra świateł. Po oszlifowaniu powstają, tak zwane, brylanty, które silnie załamują światło, a także mocno je rozszczepiają.

Polecenie 8

Wykorzystując poniższą aplikację, porównaj przewodnictwo elektryczne diamentu i kilku innych minerałów.

Rpfa39sKGkx7p

Badanie przewodnictwa elektrycznego wybranych materiałów
Źródło: Michał Szymczak, Anita Mowczan, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 9

R5QTjTBiiV4K1

Diament ze względu na swoją budowę nie przewodzi prądu elektrycznego, ale jest bardzo dobrym przewodnikiem ciepła. Jest bierny chemicznie. Słowo diament pochodzi od greckiego adamas, co oznacza niezwyciężony, ponieważ jest to materiał bardzo twardy, czyli odporny na odkształcenia plastyczne powstałe na niewielkiej powierzchni materiału, wskutek mechanicznego wciskania w nią ciała, które jest bardziej twarde. Jest jednak materiałem kruchym, co oznacza, że po zastosowaniu odpowiednio dużej siły zewnętrznej może pękać. Przy ogrzaniu go do temperatury $1100 K$ spala się.

ROug7n6vbayX6

Schemat przedstawia właściwości diamentu i jego zastosowania. Pierwszą właściwością jest wysoki współczynnik załamania światła, dzięki czemu diament znalazł zastosowanie w jubilerstwie jako minerał ozdobny — na ilustracjach ukazano pierścionek oraz kolczyki. Drugą właściwością diamentu jest duża twardość. Dzięki niej znalazł on zastosowanie przy produkcji diamentowych tarcz szlifierskich oraz diamentowych frezów, które również ukazane zostały na zdjęciach. — Właściwości diamentu a jego zastosowanie
Źródło: Junkyardsparkle, Krzysztof Jaworski, Mark Hunter, barsen, blickpixel, dostępny w internecie: https://www.flickr.com, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org, dostępny w internecie: https://pixabay.com, licencja: CC BY-SA 3.0.

Ciekawostka

Brylanty nie od jubilera, czyli syntetyczne diamenty
Pod każdą szerokością geograficzną diament wzbudza emocje i jest utożsamiany z prestiżem, bogactwem i luksusem. Grecy uważali, że jego kryształy to łzy bogów. Rzymianie zaś wierzyli, że to okruchy gwiazd. Dla Indian był talizmanem chroniącym przed chorobą. Królowie liczyli, że diament osłoni ich podczas bitwy. Nic dziwnego, że od wieków ludzie marzyli o tym, żeby skraść tajemnicę naturze i nauczyć się wytwarzać diamenty. Udało się to po raz pierwszy $15$ lutego $1953 r .$ szwedzkiej firmie elektroenergetycznej ASEA. Stworzono warunki laboratoryjne podobne do tych, jakie występują głęboko pod powierzchnią Ziemi. Dzięki zastosowaniu olbrzymiego ciśnienia, tzn. $100000$ atmosfer, w wysokiej temperaturze około $3000 K$ i w obecności metali, które pełnią rolę katalizatorów, przeprowadzono reakcję przemiany grafitu w diament. Diamenty syntetyczne nie różnią się praktycznie niczym od diamentów naturalnych – cechują się tą samą strukturą, barwą i właściwościami. Trudności z ich odróżnieniem od diamentów naturalnych mają nawet jubilerzy. Niestety, nie zmniejszyło to ceny diamentów. Syntetyczne diamenty są za małe, żeby oprawiać je w szlachetne kruszce. Największe mają tylko około $1$ do $2$ karatówkaratkaratów, a koszt ich wytwarzania jest bardzo wysoki. W kwestii klejnotów jesteśmy zdani na to, co oferuje nam natura.

R1LLceuEkpqpf

Zdjęcie przedstawiające syntetyczny diament leżący na ciemnej, drewnianej powierzchni stołu. Padające na minerał światło tworzy na stole cień, a w miejscu, w którym promienie zbiegają się, cień nie powstał — zamiast niego utworzył się tęczowy pasek. Pod zdjęciem znajduje się napis: Syntetyczne diamenty. — Diament syntetyczny
Źródło: Tomorrow Sp. z o. o. , Roman Köhler, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 10

RKCrs9Y2XgxG8

iSrkxxiPHW_d5e421

4. Fullereny – najbardziej fascynująca postać węgla

W $1985$ roku eksperyment naukowców Harolda Kroto, Richarda Smalleya i Roberta Curla doprowadził do odkrycia kolejnej odmiany alotropowej węgla – fullerenówfullerenyfullerenów. Są to cząsteczki zbudowane z parzystej liczby: od $28$ do około $1500$ atomów węgla, które tworzą zamkniętą bryłę. Najbardziej popularny, fulleren $C_{60}$ , wyglądem przypomina piłkę futbolową i jest zbudowany z $60$ atomów, które tworzą $12$ pierścieni pięcioatomowych i $20$ pierścieni sześcioatomowych. Takie struktury geodezyjne, przypominające cząsteczki $C_{60}$ , konstruował niegdyś R. Buckminster Fuller i właśnie od nazwiska tego amerykańskiego architekta, matematyka i filozofa powstała nazwa tej odmiany. Odkrycie to ukazało zupełnie nowe oblicze węgla – pierwiastka, który wydawał się dotąd doskonale znany. Oprócz fullerenów właściwych otrzymano ponadto nanorurki i nanocebulki.

RM14adxSgY1KJ

Z lewej strony grafiki znajduje się czarno—białe zdjęcie starszego, siwego mężczyzny przemawiającego do mikrofonu. Jest to Richard Buckminster Fuller — architekt, który konstruował kopuły geodezyjne. Po prawej stronie grafiki znajduje się napis: Jeśli kopuła ma promień siedem i pół metra, może wytrzymać następujące obciążenia. Poniżej znajdują się trzy ilustracje z opisami dotyczącymi wspomnianych wcześniej obciążeń. Pierwsze: wiatr wiejący z prędkością dwustu kilometrów na godzinę — ilustracja ukazująca widok z kosmosu na Kulę Ziemską, nad którą tworzy się cyklon. Drugie: nacisk wynoszący sześć ton — ilustracja, na której znajduje się silnie zaśnieżona leśna ścieżka oraz drzewa. Trzecie: trzęsienia ziemi o sile sześć i pół stopnia w skali Richtera — na zdjęciu ukazany jest sejsmogram. Na dole ilustracji przedstawiono strukturę fullerenu C60. — Kopuły geodezyjne — wynalazca i właściwości materiałów.
Źródło: Alpha six, Douglas A. Lockard, Dyfsunctional, Edgy01 (Dan Lindsay), Grażyna Makles, Janwikifoto, Jochen Gschnaller, Krzysztof Jaworski, Maksim, Mstroeck, NASA Goddard Photo and Video, Oak Ridge National Laboratory, Randi Hausken, Z22, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org, dostępny w internecie: https://www.flickr.com, dostępny w internecie: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Seismogram_at_Weston_Observatory.JPG, dostępny w internecie: https://en.wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

RhW8FQRaA5ZP5

Z lewej strony grafiki w kolumnie przedstawiono zdjęcia odkrywców fullerenów: Harold Kroto, Richard E. Smalley, Robert F. Curl. Z prawej strony umieszczono ilustracje oraz opisy dotyczące właściwości fullerenów: czarne ciała stałe o połysku, który przypomina połysk metaliczny — na ilustracji znajduje się stos małych, czarnych elementów o metalicznym połysku; nie rozpuszczają się w wodzie, rozpuszczają się w rozpuszczalnikach aromatycznych, np. w benzenie, toulenie — zdjęcie zamkniętej, leżącej na stole probówki, do połowy wypełnionej jasnoróżową substancją; są mało aktywne chemicznie, ale można umieszczać w ich strukturze inne pierwiastki niż wodór i węgiel — ilustracja ukazująca sieć krystaliczną fullerenów; reagują z litowcami tworząc związki typu XnC90, będące izolatorami, półprzewodnikami, przewodnikami, nadprzewodnikami — na ilustracji znajdują się dwie czarno—białe piłki do piłki nożnej na zielonym tle. Piłka po lewej stronie jest kanciasta, zbudowana z pięciokątów. Piłka po prawej stronie jest normalnego kształtu. — Odkrywcy fullerenów i właściwości tych materiałów.
Źródło: Alpha six, Douglas A. Lockard, Dyfsunctional, Edgy01 (Dan Lindsay), Grażyna Makles, Janwikifoto, Jochen Gschnaller, Krzysztof Jaworski, Maksim, Mstroeck, NASA Goddard Photo and Video, Oak Ridge National Laboratory, Randi Hausken, Z22, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org, dostępny w internecie: https://www.flickr.com, dostępny w internecie: https://en.wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 11

R1MoGLpbf9dSm

Wstaw wybrane elementy w tekst tak, aby utworzyć prawdziwe zdania. Ze względu na swój kształt kopuła geodezyjna jest bardzo wytrzymała i nadaje się do budowania budynków, które muszą znosić duże obciążenia. Kopuła o promieniu

7,5 m

może wytrzymać wiatr, wiejący z prędkością 1.

7

ton, 2. przypomina połysk metaliczny, 3. nie rozpuszczają się, 4. rozpuszczają się, 5.

6

ton, 6. nierozpuszczalne, 7. czarnymi, 8. rozpuszczalne, 9. białymi, 10.

6,5

, 11.

10

ton, 12.

10

, 13.

200 km / h

, 14.

250 km / h

, 15.

100 km / h

, nacisk (na przykład pokrywy śnieżnej) do 1.

7

ton, 2. przypomina połysk metaliczny, 3. nie rozpuszczają się, 4. rozpuszczają się, 5.

6

ton, 6. nierozpuszczalne, 7. czarnymi, 8. rozpuszczalne, 9. białymi, 10.

6,5

, 11.

10

ton, 12.

10

, 13.

200 km / h

, 14.

250 km / h

, 15.

100 km / h

oraz trzęsienie ziemi o sile 1.

7

ton, 2. przypomina połysk metaliczny, 3. nie rozpuszczają się, 4. rozpuszczają się, 5.

6

ton, 6. nierozpuszczalne, 7. czarnymi, 8. rozpuszczalne, 9. białymi, 10.

6,5

, 11.

10

ton, 12.

10

, 13.

200 km / h

, 14.

250 km / h

, 15.

100 km / h

w skali Richtera. Fullereny są cząsteczkami o kulistym kształcie, podobnie jak kopuły geodezyjne są bardzo wytrzymałe. Substancje te są 1.

7

ton, 2. przypomina połysk metaliczny, 3. nie rozpuszczają się, 4. rozpuszczają się, 5.

6

ton, 6. nierozpuszczalne, 7. czarnymi, 8. rozpuszczalne, 9. białymi, 10.

6,5

, 11.

10

ton, 12.

10

, 13.

200 km / h

, 14.

250 km / h

, 15.

100 km / h

ciałami stałymi o połysku, który 1.

7

ton, 2. przypomina połysk metaliczny, 3. nie rozpuszczają się, 4. rozpuszczają się, 5.

6

ton, 6. nierozpuszczalne, 7. czarnymi, 8. rozpuszczalne, 9. białymi, 10.

6,5

, 11.

10

ton, 12.

10

, 13.

200 km / h

, 14.

250 km / h

, 15.

100 km / h

. W wodzie są 1.

7

ton, 2. przypomina połysk metaliczny, 3. nie rozpuszczają się, 4. rozpuszczają się, 5.

6

ton, 6. nierozpuszczalne, 7. czarnymi, 8. rozpuszczalne, 9. białymi, 10.

6,5

, 11.

10

ton, 12.

10

, 13.

200 km / h

, 14.

250 km / h

, 15.

100 km / h

, natomiast 1.

7

ton, 2. przypomina połysk metaliczny, 3. nie rozpuszczają się, 4. rozpuszczają się, 5.

6

ton, 6. nierozpuszczalne, 7. czarnymi, 8. rozpuszczalne, 9. białymi, 10.

6,5

, 11.

10

ton, 12.

10

, 13.

200 km / h

, 14.

250 km / h

, 15.

100 km / h

w rozpuszczalnikach aromatycznych.

R1REIJucvexvz

Na grafice, za pomocą zdjęć, przedstawiono zastosowania fullerenów. Na górze znajduje się napis: Właściwości fullerenów a ich zastosowanie, a poniżej podział na dziedziny i ilustracje ukazujące dane zastosowania. Pierwszą dziedziną jest medycyna, przedstawiono trzy zdjęcia: biały słoiczek z jasnoróżowym kremem; ciemnoróżową butelkę, z której wysypują się okrągłe, białe tabletki; ułożone w rzędach ekrany z jasnoniebieskimi obrazami. Druga dziedzina to życie codzienne, tu również przedstawiono trzy zdjęcia: folia aluminiowa; posypane białym proszkiem maliny; drukarka na białym tle. Kolejna dziedzina to elektrotechnika i kataliza. Na dwóch ilustracjach przedstawiono biało—czarny samolot na tle szarego nieba oraz cztery diody ustawione w rzędzie — pierwsza świecąca się na pomarańczowo, a pozostałe na niebiesko. Następna dziedzina to nanotechnologia. Na dwóch ilustracjach ukazano układ mikroelektroniczny oraz turkusowy ekran czarnego tabletu. Ostatnią dziedziną jest elektronika polimerowa — na ilustracji przedstawiono zbudowany z sześciokątów tunel w kolorach tęczy. Na końcu tunelu znajduje się czarna dziura. — Właściwości fullerenów a ich zastosowanie
Fullereny stosuje się w medycynie (np.: produkcja kosmetyków niszczących wolne rodniki, nośniki leków np. blokujących aktywne centra wirusa HIV); w życiu codziennym (np.: wzmocnienie foli aluminiowej, wydłużanie trwałości żywności, produkcja materiałów fotoprzewodzących stosowanych w drukarkach); w elektrotechnice i katalizie (np. stabilizatory paliw lotniczych, diody, katalizatory); w nanotechnologii (np. układy mikroelektroniczne); w elektronice polimerowej (np. fotoogniwa polimerowe)
Źródło: Eeppeliteloop, Eric Gaba, Jonathan Palombo Photography, Krzysztof Jaworski, OpenClipartVectors, Pezibear, epSos.de, ghutchis, stevepb, stux, valco, Решила Вонасаx, dostępny w internecie: https://pixabay.com, dostępny w internecie: http://pl.wikipedia.org, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org, dostępny w internecie: https://www.flickr.com, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 12

R1P0qJCmnGzXe

iSrkxxiPHW_d5e474

5. Grafen – droga do miniaturyzacji

Niezwykłą odmianą węgla jest też grafengrafengrafen, czyli warstwa grafitu o grubości jednego atomu. Ponieważ warstwa grafenu jest niezmiernie cienka, nanosi się go na inne materiały, którym nadaje on niezwykłe właściwości. Grafen został uzyskany w $2004$ roku przez Andre Geima i Kostya Novoselova. Udało się im oddzielić pojedynczą warstwę grafenu, przyklejając taśmę samoprzylepną do powierzchni grafitu. Za to doświadczenie zostali uhonorowani Nagrodą Nobla.

RH8vA2TKKc9aC

Ilustracja przedstawia strukturę grafenu. Struktura ta składa się z warstwy, w której występują sześcioczłonowe aromatyczne układy cykliczne zbudowane z atomów węgla. — Grafen
Źródło: AlexanderAlUS, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Jest to niezwykle obiecująca substancja. Okazało się bowiem, że nowo odkryta forma węgla jest jedną z najwytrzymalszych i zarazem najbardziej rozciągliwym znanym materiałem. To znakomity przewodnik ciepła – dziesięciokrotnie lepszy od srebra. Podobnie jak grafit jest również bardzo dobrym przewodnikiem prądu elektrycznego, ale jeśli przyłączy się do niego atomy wodoru, to tworzy nowy materiał, zwany grafanem, będący doskonałym izolatorem. W porównaniu ze stalą nowy materiał ma od pięciu do sześciu razy mniejszą gęstość, jest dwukrotnie twardszy, trzynastokrotnie bardziej elastyczny i stukrotnie bardziej wytrzymały na rozciąganie. Jego wiązania atomowe są tak ścisłe, że nie przepuszcza on nawet bakterii.

Grafen jest jak współczesny kamień filozoficzny – podobnie rozbudza nadzieje i wyobraźnię, tyle że potrafimy go produkować. Jego historia jest związana z naszym krajem, ponieważ to właśnie polskim naukowcom zawdzięczamy opracowanie technologii przemysłowego otrzymywania tej niezwykłej substancji. Obecnie to najdroższy materiał, ale ze względu na swoje doskonałe właściwości z pewnością zastąpi w przyszłości krzem.

RxvLrsWKeJpkY1

Schemat przedstawiający zależności pomiędzy właściwościami grafenu, a możliwościami jego zastosowania. Właściwości bakteriobójcze: prostokątny pojemnik na żywność z zieloną pokrywką, zapakowane opatrunki; elektrony w grafenie poruszają się dwieście razy szybciej niż w krzemie: ruter, układ mikroelektroniczny; ogromna elastyczność i wytrzymałość znacznie większa niż większości tworzyw sztucznych, czy metali: czarno—pomarańczowe baterie, białe auto; przezroczystość, elastyczność, wytrzymałość: szyba samochodowa, wyświetlacze tabletów; mała gęstość i wytrzymałość: biały samolot. — Właściwości grafenu a perspektywy związane z jego zastosowaniem
Źródło: Tomorrow Sp. z o. o., Radoslavkk , Kilinkie, Asim18, Ashley Pomeroy, Zinglife, Arcturus, Tsukuba2000, dostępny w internecie: http://commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 13

R1DzpWi374CpB

6. Cyklokarbon

Cyklokarbon $C_{18}$ zwany inaczej cyklo[ $18$ ]karbonem, cyklooktadekawęglem,
cyklo[ $18$ ]węglem jest alotropową odmianą węgla o strukturze cząsteczkowej – pierścieniem złożonym z $18$ atomów węgla, w którym naprzemiennie występują wiązania potrójne i pojedyncze.

Po raz pierwszy jego istnienie w formie gazowej potwierdzono w $1989$ roku, w fazie stałej otrzymano go w $2019$ roku. Metoda syntezy, jaką wykorzystano, jest interesująca. W pierwszej kolejności otrzymano związek zwany tlenkiem cyklokarbonu: $C_{24} O_{6}$ , który naniesiono na powierzchnię chlorku sodu w temperaturze $- 268 ° C$ . Następnie, stosując zaawansowany mikroskop sił atomowychmikroskop sił atomowychmikroskop sił atomowych, usunięto pojedyncze cząsteczki tlenku węgla( $II$ ). W ten sposób otrzymano pojedynczą cząsteczkę cyklokarbonu.

RWLYHlbAnBxXG1

Schemat syntezy cyklokarbonu. Z lewej strony znajduje się wzór strukturalny tlenku cyklokarbonu. Ma on postać połączonych ze sobą, na przemian wiązaniami pojedynczymi i potrójnymi, osiemnastu atomów węgla, które tworzą kształt trójkąta o spłaszczonych rogach. Jedynie sześć atomów znajdujących się w „rogach" trójkąta połączone jest wiązaniami podwójnymi. Z każdej z tych trzech par atomów wychodzą po dwa wiązania pojedyncze do dwóch atomów węgla, które połączone są ze sobą wiązaniem pojedynczym. Od każdego z nich wychodzi wiązanie podwójne do atomu tlenu. Obok modelu jest strzałka w prawo, pod strzałką napis: -6 CO. W efekcie powstaje cyklokarbon, który to jest cząsteczką o budowie pierścieniowej, składającą się z osiemnastu atomów węgla, połączonych ze sobą na przemian wiązaniami pojedynczymi i potrójnymi. — Schemat syntezy cyklokarbonu
Źródło: Michał Sobkowski, dostępny w internecie: pl.wikipedia.org, domena publiczna.

Jest to odmiana alotropowa węgla otrzymana stosunkowo niedawno, dlatego też nie są znane jego właściwości takie jak stabilność. Przewiduje się, że cyklokarbon powinien mieć charakter półprzewodnika.

7. Alotropia siarki

Siarka tworzy najwięcej odmian alotropowych wśród pierwiastków – ponad $30$ , z których najważniejsze to siarka rombowa ( $S_{α}$ ) i siarka jednoskośna ( $S_{β}$ ). Obie odmiany zbudowane są z pierścieni ośmioatomowych ( $S_{8}$ ) różniących się sposobem ułożenia cząsteczek ośmioatomowych w kryształach. Siarka rombowa jest trwała do temperatury $95,6 ° C$ . W tej temperaturze przekształca się w siarkę jednoskośną. W temperaturze $119,6 ° C$ siarka jednoskośna topi się i przechodzi w ruchliwą jasnożółtą ciecz – $S_{λ}$ . Kiedy temperatura wzrasta, siarka brunatnieje i gęstnieje – powstaje $S_{μ}$ . Podwyższenie temperatury do poziomu powyżej $200 ° C$ powoduje zmniejszenie się lepkości siarki, ciecz staje się znowu łatwo płynna, nie zmieniając już barwy. W temperaturze $445 ° C$ siarka wrze, dając pomarańczowe pary składające się z cząsteczek $S_{8}$ , które podczas dalszego ogrzewania ulegają dysocjacji na coraz mniejsze drobiny (kolejno w $S_{6}, S_{4}$ i $S_{2}$ ). Powolne chłodzenie siarki powoduje odwrotną kolejność przemian, aż do otrzymania siarki rombowej. Natomiast gwałtowne chłodzenie stopionej siarki prowadzi do trzymania tak zwanej siarki plastycznej, która ma postać brunatnej masy. Szybko chłodzone pary siarki kondensują w postaci drobnego żółtego proszku, zwanego kwiatem siarczanym.

RW0YjCAeYfiKY1

Grafika przedstawia odmiany alotropowe siarki (od lewej): bryłka siarki rombowej (wielościan, którego górna i dolna połowa są identyczne — stanowią lustrzane odbicie, podstawę i górną część bryły stanowi sześciokąt, ściany są trapezami równobocznymi), następnie model cząsteczki siarki S8, dalej bryłka siarki jednoskośnej (podłużny wielościan, ma płaski wierzchołek i podstawę). Poniżej zdjęcia, budowa i właściwości fizyczne odmian alotropowych siarki. Siarka rombowa Sα ma postać połączonych ze sobą dużych, żółtych kryształków o gładkich krawędziach. Zbudowana jest z ośmioczłonowych pierścieni S8 luźno upakowanych w krysztale. Właściwości: temperatura topnienia sto dwanaście i osiem dziesiątych stopnia Celsjusza; temperatura wrzenia czterysta czterdzieści cztery i sześć dziesiątych stopnia Celsjusza; gęstość dwa i siedem setnych grama na centymetr sześcienny; bardzo dobra rozpuszczalność w CS2; słaba rozpuszczalność w alkoholu, bardzo dobra rozpuszczalność w benzynie. Siarka jednoskośna Sβ ma postać połączonych ze sobą drobnych, żółtych kryształków o ostrych krawędziach. Zbudowana jest z ośmioczłonowych pierścieni S8 ciasno upakowanych w krysztale. Właściwości: temperatura topnienia sto dziewiętnaście i trzy dziesiąte stopnia Celsjusza; temperatura wrzenia czterysta czterdzieści cztery i sześć dziesiątych stopnia Celsjusza; gęstość jeden i dziewięćdziesiąt sześć setnych grama na centymetr sześcienny; dobra rozpuszczalność w CS2; dobra rozpuszczalność w alkoholu, dobra rozpuszczalność w benzynie. — Odmiany alotropowe siarki
Źródło: Krzysztof Jaworski, Dariusz Adryan, dostępny w internecie: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 14

R1ew6UqxkiQWb

Dopasuj podane informacje do odpowiedniej odmiany alotropowej siarki. siarka rombowa Możliwe odpowiedzi: 1. temperatura topnienia

112,8 ° C

, 2. temperatura topnienia

119,38 ° C

, 3. gęstość

1,96 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 4. słabo rozpuszcza się w alkoholu, 5. dobrze rozpuszcza się w alkoholu, 6. gęstość

2,07 \frac{g}{{cm}^{3}}

siarka jednoskośna Możliwe odpowiedzi: 1. temperatura topnienia

112,8 ° C

, 2. temperatura topnienia

119,38 ° C

, 3. gęstość

1,96 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 4. słabo rozpuszcza się w alkoholu, 5. dobrze rozpuszcza się w alkoholu, 6. gęstość

2,07 \frac{g}{{cm}^{3}}

iSrkxxiPHW_d5e545

8. Alotropia fosforu i innych pierwiastków

Fosfor został odkryty w $1669$ roku przez niemieckiego alchemika Henniga Brandta, który poszukując kamienia filozoficznego, prażył zagęszczony mocz z piaskiem bez dostępu powietrza. W trakcie jednej z takich prób Brandt otrzymał substancję, która wzbudzała wielkie zainteresowanie, głównie dlatego że świeciła w ciemności. W ten sposób został odkryty fosfor biały. Dziś wiemy, że fosfor tworzy jeszcze odmiany: czerwoną, fioletową i czarną. Odmiany te różnią się nie tylko niektórymi właściwościami fizycznymi, ale również aktywnością chemiczną. Najbardziej aktywna jest odmiana biała, a całkowicie bierna chemicznie jest odmiana czarna.

R2Qa6lDHaiin7

Film <math aria‑label="pod tytułem">pt. Odmiany alotropowe fosforu
Źródło: Tomorrow Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Mniej znanymi pierwiastkami występującymi w postaci odmian alotropowych są: tlen, arsen, antymon, cyna, mangan, selen, uran, żelazo.

Polecenie 15

RO8MSNhVDDE4s

iSrkxxiPHW_d5e584

Podsumowanie

Występowanie pierwiastka w odmianach różniących się budową i właściwościami to alotropia.
Grafit, diament, fullereny i grafen to odmiany alotropowe węgla.
Grafit ma strukturę warstwową. Jest miękki, dobrze przewodzi prąd elektryczny i ciepło. Jest też odporny na wysokie temperatury oraz mało aktywny chemicznie.
W sieci krystalicznej diamentu każdy atom węgla jest połączony wiązaniami o identycznej długości z czterema innymi atomami tego pierwiastka. Diament jest bardzo twardy, nie przewodzi prądu elektrycznego, ale dobrze przewodzi ciepło. Po oszlifowaniu daje wielobarwne efekty świetlne. Jest bardzo mało aktywny chemicznie.
Fullereny to cząsteczkowa odmiana węgla. Wykazują właściwości nadprzewodzące i półprzewodnikowe oraz większą aktywność chemiczną w porównaniu do grafitu.
Grafen to warstwa grafitu o grubości jednego atomu. Jest materiałem bardzo wytrzymałym i elastycznym, najlepiej przewodzącym prąd elektryczny, a po przyłączeniu atomów wodoru staje się izolatorem.
Odmiany alotropowe węgla znajdują wiele ważnych zastosowań, między innymi w elektronice, medycynie, przemyśle.

Praca domowa

Polecenie 16.1

RcLpDdRGFBqII

Polecenie 16.2

RV8MHNZurJwUk

Zwróć uwagę na jednostki:

1 nm = 10^{- 9} m

Jeden nanometr to stutysięczna, czyli $10^{- 5}$ część ludzkiego włosa.

Skoro jeden nanometr to stutysięczna, czyli $10^{- 5}$ część ludzkiego włosa jest to równoznaczne ze stwierdzeniem, że ludzki włos ma grubość $100000$ ( $10^{5}$ ) $nm$ .

10^{5} nm = 10^{- 4} m = 0,0001 m

Gdyby powiększyć ludzki włos $1000$ razy miałby on grubość:

0,0001 m \cdot 1000 = 0,1 m

iSrkxxiPHW_d5e651

Słownik

alotropia

zjawisko występowania tego samego pierwiastka chemicznego w kilku odmianach, które różnią się między sobą strukturą krystaliczną lub liczbą atomów w cząsteczce, co powoduje ich odmienne właściwości

anizotropia

zmiany właściwości danej substancji w zależności od kierunku, w którym się je bada; dotyczy między innymi przewodnictwa elektrycznego i cieplnego, łupliwości, właściwości optycznych

grafit

minerał, odmiana alotropowa węgla

diament

minerał, odmiana alotropowa węgla będąca najtwardszą znaną substancją występującą w przyrodzie

fullereny

cząsteczki węgla składające się z parzystej liczby atomów tworzące zamkniętą, pustą w środku bryłę

grafen

odmiana alotropowa węgla o płaskiej strukturze grubości jednego atomu

karat

jednostka masy używana w jubilerstwie do określania wielkości kamieni szlachetnych, pereł, a także czystości złota; $1$ karat to $\frac{1}{24}$ zawartości wagowej złota w stopie

mikroskop sił atomowych

mikroskop, umożliwiający uzyskanie obrazu powierzchni z rozdzielczością rzędu wymiarów pojedynczego atomu dzięki wykorzystaniu sił oddziaływań międzyatomowych

minerał

ciało krystaliczne, będące zbiorem pierwiastków lub związków chemicznych, które powstało w wyniku procesów geologicznych

odmiany alotropowe

odmiany tego samego pierwiastka, różniące się sposobem rozmieszczenia atomów w przestrzeni lub liczbą atomów w cząsteczce, w związku z czym różnią się właściwościami

skala Mohsa

skala twardości minerałów charakteryzująca odporność na zarysowania materiałów twardszych przez materiały bardziej miękkie

iSrkxxiPHW_d5e770

Ćwiczenia

Pokaż ćwiczenia:

R1aEjfQ9N51rR1

Ćwiczenie 1

Źródło: Tomorrow Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 1

Wymień odmiany alotropowe węgla.

R1ZjLWqbRB3hz

Ćwiczenie 2

R1YSzZCvPeGjl

Źródło: Grażyna Makles, licencja: CC BY-SA 3.0.

RarL1HxCrHK7g1

Ćwiczenie 3

Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Ćwiczenie 3

Wymień zastosowania odmian alotropowych węgla.

RalC32dXoAvLa

Ćwiczenie 4

R1HC7cjtxE7UP

Źródło: Grażyna Makles, licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 5

R3RxPDi6VYmJx

Uzupełnij puste miejsca w zdaniach, wybierając brakujące elementy z listy.

1 .

Odmiana alotropowa węgla, która przewodzi ciepło, ale nie przewodzi prądu elektrycznego to 1. grafen, 2. grafit, 3. fullereny, 4. diament.

2 .

1. grafen, 2. grafit, 3. fullereny, 4. diament jest znakomitym przewodnikiem ciepła, bardzo dobrze przewodzi prąd elektryczny, a może również w odpowiednich warunkach zachowywać się jak izolator.

3 .

Odmianą węgla, która dobrze przewodzi prąd elektryczny i ciepło jest 1. grafen, 2. grafit, 3. fullereny, 4. diament.

4 .

Odmiana alotropowa węgla, która wykazuje właściwości nadprzewodzące i półprzewodnikowe to 1. grafen, 2. grafit, 3. fullereny, 4. diament.

Źródło: Grażyna Makles.

Ćwiczenie 6

R16h7pgn95SnO

Źródło: Grażyna Makles, licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 7

Przeczytaj fragment tekstu dotyczący nanocebulek i wykonaj polecenie poniżej.

Carbon nano–onions (CNOs) are a member of the fullerene family, they are also called nested nanoparticle. They are nanoscale carbon structure formed by nested carbon spheres. Carbon nano–onions were first discovered by Ugarte in $1992$ , who obtained them by intense electron irradiation of carbon soot. These structures remain as one of the most exciting and fascinating carbon forms, along with graphene and its derivatives, due to their unique chemical and physical properties. Their low cytotoxicity allows for high applicability in the biomedical field, in particular, nanomedicine.

R9H8HFN3LRzWG

Glossary

Bibliografia

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, t. 1–2, Warszawa 2012, wyd. 6.

Encyklopedia PWN

Pazdro K. M., Chemia. Pierwiastki i związki nieorganiczne, Warszawa 2012.

bg‑gray3

Notatnik

RM54qekLgYHye

Odmiany alotropowe węgla pierwiastkowego i innych pierwiastków chemicznych

1. Pojęcie alotropia

2. Grafit – węgiel, którym można pisać

3. Diament – symbol bogactwa, piękna i oczarowania

4. Fullereny – najbardziej fascynująca postać węgla

5. Grafen – droga do miniaturyzacji

6. Cyklokarbon

7. Alotropia siarki

8. Alotropia fosforu i innych pierwiastków

Podsumowanie

Słownik

Ćwiczenia

Bibliografia

Notatnik