동소이형체는 같은 원소와 다른 형식의 물체이다.
동소이형체의 물리적 성질은 그 구조에 따라 다르다. 그러나 그것들은 같은 원소로 형성되기 때문에 화학적 성질은 비슷하다.
예를 들어 산소는 무색무취의 기체이고, 오존은 연한 파란색과 비린내가 나는 기체이다. 산소의 끓는점은-183 C 이고 오존의 끓는점은-111.5 C 입니다. 산소는 오존보다 더 안정적이며 산화성은 오존보다 못하다. 산소와 오존, 하나는 O2, 하나는 O3 과 같은 단순한 물질이어야 한다.
다이아 흑연은 모두 탄소이다.
동소이형체 간의 전환은 화학적 변화에 속한다.
동소이형체를 형성하는 세 가지 방법이 있습니다.
1. 분자를 구성하는 원자수는 다르다. 예를 들면 산소 O2 와 오존 O3 이다.
2. 원자는 격자에서 서로 다르게 배열되어 있다. 예를 들면 금강석이나 흑연과 같다.
3. 격자 안의 분자는 서로 다른 방식으로 배열되어 있다. 예를 들면 직교 황과 단사황이다.
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(1) 탄소의 동소이형체에는 다이아몬드, 흑연, 탄소 60 등 풀러렌이 포함되며, 그것들의 다른 성질은 각기 다른 미시구조에 의해 결정된다.
금강석은 규칙적인 사면체 공간 네트워크의 3 차원 구조로 탄소 원자 사이에 원자가 결합을 형성한다. 잘라내거나 녹을 때 탄소 원자 사이의 원자가 결합을 극복해야 한다. 다이아 () 는 자연계에서 알려진 가장 단단한 재료로, 융점이 매우 높다. 일급 흠잡을 데 없는 다이아 영롱함, 굴절성이 좋고 광채가 눈부시다. 사람들이 좋아하는 장식품이자 첨단 기술에 없어서는 안 될 중요한 재료이다. 입자가 작고 품질이 약간 떨어지는 다이아, 제조 기기 베어링과 같은 정밀 부품, 기계 가공, 지질 시추 등과 같은 일반 산업에 많이 사용됩니다. 다이아 절단은 석두, 금속, 도자기, 유리 등을 자르는 데 필수적이다. 연삭, 톱질, 드릴링 및 연마 중 일반 초경합금 드릴 대신 다이아몬드 드릴을 사용하면 드릴링 속도를 크게 높이고 비용을 절감할 수 있습니다. 다이아 박힌 치과 드릴은 치과의사에게 편리한 도구이다. 다이아 박힌 안과 메스는 칼날이 날카롭고 매끄럽다. 즉 1000 배의 현미경을 사용해도 흠이 보이지 않는 눈 백내장을 제거하는 데 많이 쓰이는 도구이다. 다이아몬드는 기계, 전자, 광학, 열 전달, 군사, 우주, 의학, 화학 분야에서 광범위한 응용 전망을 가지고 있다.
흑연은 일종의 층상 구조이다. 층의 탄소 원자는 평평한 육각형으로 배열되어 있으며, 각 탄소 원자는 세 개의 원자를 통해 다른 탄소 원자와 결합된다. 같은 층의 오프 도메인 전자는 전체 층 내에서 움직일 수 있으며, 층간 탄소 원자는 분자간 힘 (반 데르 발스 힘) 을 통해 결합된다. 흑연은 회색, 검은색, 불투명한 금속 결정체이다. 천연 흑연은 고온에 견디고, 열팽창 계수가 낮고, 열전도도가 좋고, 마찰계수가 낮다. 흑연은 전극, 도가니, 브러시, 윤활제, 연필 등으로 광범위하게 사용된다. 층상 구조의 흑연은 층에 원자나 기단을 삽입하여 적절한 조건에서 C 원자와 결합하여 흑연 층간 화합물을 형성할 수 있다. 이러한 인터 칼 레이션 화합물의 특성은 기본적으로 흑연의 원래 층 구조를 변경하지 않지만, 조각 사이의 간격이 증가하여 팽창 흑연이라고 합니다. 천연 흑연으로는 가지고 있지 않은 굴곡성과 탄력성을 갖추고 있어 석유화학 비료 원자력 전자 등에 신형공학 재료로 광범위하게 응용할 수 있다.
탄소 60
1985 년 미국 텍사스 로스대 과학자들은 60 개의 탄소 원자로 구성된 폐쇄형 케이지 분자인 원소 탄소의 세 번째 형태인 C60 을 제조했다. C60 은 흑가루로 이황화탄소 벤젠 등의 용제에 쉽게 용해된다. 사람들은 건축가 B. 풀러의 이름을 따서 이런 형태의 원소 탄소를 fullarene 이라고 부른다. 풀러가 구형 돔이라는 건물을 설계했고, 일부 풀러렌의 구조는 그것과 매우 비슷하기 때문이다. C60 은 축구엔, 부키볼 등으로 불렸다. 풀러렌 가족에 속합니다. 이런 물질의 분자식은 Cn 으로 표현될 수 있고, N 은 28-540 사이의 정수 값으로 C50, C70, C84, C240 등을 포함한다. 이 분자들 중에서 탄소 원자는 다른 세 개의 탄소 원자와 두 개의 단일 결합과 한 개의 이중 결합을 형성하는데, 실제로는 구형 * * * * 공액 올레핀이다.
풀러렌 분자는 독특한 구조와 성질 때문에 사람들의 광범위한 관심을 불러일으켰다. 풀러렌 분자의 케이지 구조 표면은 열려 있지만 내부는 비어 있어 구에 다른 물질을 도입할 수 있어 풀러렌 분자의 물리 화학적 성질을 크게 바꿀 수 있다. 예를 들어, 화학자들은 이러한 중공 물질에 다양한 금속을 첨가하여 초전도성을 가지려고 합니다. C60 이 일부 알칼리 금속과 결합된 초전도체의 임계 온도가 최근 몇 년 동안 연구한 각종 초전도체보다 높다는 사실이 밝혀졌으며, 과학자들은 C540 이 실온 초전도를 실현할 가능성이 있다고 예측했다. 또한 일부 약품을 C60 구의 구멍에 넣어 완화약이 되어 인체의 각 부위로 들어가는 것을 구상하고 있다. 단일 분자 나노 전자 장치에서 광범위한 응용 전망을 가지고 있으며 풀러렌은 물리학, 화학, 재료 과학, 생명, 의학 등 다양한 분야에 광범위하게 영향을 미쳤다.
(3) 탄소 나노 튜브
탄소 나노튜브는 단일 레이어 탄소 나노튜브와 다중 레이어 탄소 나노튜브로 나눌 수 있는데, 이는 단일 레이어 또는 다중 레이어 동심 흑연층으로 말려진 중공 탄소 나노튜브입니다. 일반 파이프의 지름은 몇 나노미터에서 수십 나노미터까지입니다. 관벽에 있는 흑연층 사이의 간격은 0.34nm 로 평면 흑연층과 같은 간격이다. 단일 및 다중 레이어 탄소 나노튜브는 반원형의 전면과 후면을 모두 가지고 있으며, 구조적으로 탄소 60 과 거의 유사하여 전체 탄소관을 폐쇄된 구조로 만들기 때문에 탄소 나노튜브도 탄소 클러스터의 일원이다. 탄소 나노튜브는 매우 작습니다. 5 만 개밖에 나란히 있지 않고, 한 사람의 머리카락은 실처럼 넓어서 종횡비가 높은 섬유이다.
탄소 나노튜브는 강도가 높고 인성이 좋고, 무게가 가볍고, 표면적보다 크고, 성능이 안정적이다. 이들은 서로 다른 관벽 감김 구조로 반도체나 양도체의 특정 전도성을 보여 주며 우수한 전계 방출 성능을 가지고 있다. 199 1 단일 레이어 탄소 나노튜브를 발견하고 거시량을 성공적으로 합성한 이후, 독특한 전자 구조와 물리 화학적 성질 때문에, 탄소 나노튜브의 각 분야 응용은 세계 각국의 과학자들의 광범위한 관심을 불러일으켜 풀러렌과 나노 기술 분야의 연구 핫스팟이 되었다.
탄소 나노튜브는 강도가 강철의 100 배, 무게가 강철의 1/6 에 불과하며 향후 과학자들이' 슈퍼섬유' 라고 부르는 고강도 탄소섬유와 복합재료를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 항공 우주 분야에서는 탄소 나노튜브로 인공위성의 견인선을 만들면 위성에 전원을 공급할 수 있을 뿐만 아니라 고온에도 견딜 수 있다. 금속으로 탄소 나노튜브를 채운 다음 탄소층을 각식하면 전도성이 매우 좋은 나노급 실을 얻을 수 있다. 탄소 나노튜브를 리튬 이온 배터리의 양극 및 음극 재료로 사용하면 배터리 수명을 늘리고 배터리의 충전 및 방전 성능을 향상시킬 수 있습니다. 탄소 나노튜브를 사용하여 빛, 열, 전자를 방출하는 우수한 실시간 광원, 평면 패널 디스플레이 등을 만들 수 있습니다. , 벽걸이 형 TV 를 가능하게하십시오; 전자업계에서 탄소 나노튜브가 생산하는 트랜지스터 크기는 반도체의 1/ 10 에 불과하다. 탄소 기반 분자 전자 장치로 컴퓨터 칩을 대체하면 컴퓨터의 새로운 혁명이 일어날 것이다. 탄소 나노튜브는 저압에 대량의 수소를 저장할 수 있다. 이런 방법으로 만든 연료는 안전할 뿐만 아니라 청정에너지로 자동차 공업에서 광범위한 발전 전망을 가질 것이다. 탄소 나노 튜브는 촉매 담체 및 막 재료로도 사용될 수 있습니다.