ГДЗ по химии, 9 класс, Габриелян, номер 24.2: Аллотропия углерода

Для выполнения задания необходимо провести сравнительный анализ двух аллотропных модификаций углерода — алмаза и графита. План решения включает выделение ключевых физических свойств: внешнего вида, твёрдости, электропроводности и теплопроводности. Мы будем опираться на строение кристаллических решёток этих веществ, так как именно оно определяет их макроскопические характеристики.

Рассмотрим свойства по пунктам. Внешний вид: алмаз представляет собой прозрачный бесцветный кристалл с сильным блеском, тогда как графит — это непрозрачное вещество серо-чёрного цвета с металлическим блеском. Твёрдость: алмаз является самым твёрдым природным минералом (твёрдость по шкале Мооса равна 10), в то время как графит очень мягкий (1-2) и оставляет следы на бумаге, так как его слои легко смещаются друг относительно друга. Электропроводность: алмаз не проводит электрический ток (диэлектрик), поскольку все валентные электроны участвуют в образовании прочных ковалентных связей. Графит же хорошо проводит электричество из-за наличия делокализованных электронов между слоями. Теплопроводность: оба вещества обладают высокой теплопроводностью, но у алмаза она выше.

Проверим выводы через призму химической связи. В алмазе каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами одинарными ковалентными связями, образуя пространственную тетраэдрическую решётку, что обеспечивает исключительную прочность и отсутствие свободных носителей заряда. В графите атомы расположены в плоских слоях, связанных слабыми межмолекулярными силами, а внутри слоёв есть свободные электроны, обеспечивающие проводимость и мягкость. Таким образом, различия в свойствах полностью объясняются различиями в структуре кристаллической решётки.