Grafietstruktuur, kenmerke: 31 Volledige vinnige feite


In hierdie artikel word "grafietstruktuur" verskillende eienskappe soos strukturele eienskappe, kenmerke, gebruike met sommige relevante onderwerpe hieronder bespreek.

Grafiet staan ​​ook bekend as plumbago of swart lood en dit is 'n mineraal wat uit koolstof bestaan. Dit het 'n tweedimensionele gelaagde struktuur met ringe van ses koolstofatome. Grafiet kristalliseer in seskantige stelsels. Dit is relatief sag en swartgrys van kleur.

Kom ons fokus op die volgende onderwerpe wat verband hou met die struktuur van grafiet.

Wat is die struktuur van grafiet?

Grafiet is basies een van die mees stabiele allotrope van koolstof. Dit is 'n goeie geleier van elektrisiteit en hitte met 'n digtheid van 2.09-2.23 g/cm3 met 'n groot kovalente struktuur waarin elke koolstofatoom verbind is met naburige drie koolstofatome.

In grafiet is elk van die koolstofatoom sp2gehybridiseer wat 'n laagagtige struktuur vorm met die rangskikking van seskantige rangskikking van koolstofatome. Hierdie lae is swak met mekaar gebind. As gevolg van die teenwoordigheid van die swak krag tussen die lae, gly hulle baie maklik oor.

Koolstof het vier valenselektrone en een koolstofatoom is gebind met nog drie koolstofatome, dus is een valenselektrone oor en hierdie valenselektron word in die struktuur gedelokaliseer.

grafiet struktuur
Grafiet struktuur.
Image krediet: Wikimedia Commons.

Hoe om Graphite Lewis-struktuur te teken?

om ken die lewis struktuur van enige molekule, eers moet die samestellende atome van daardie molekule eers bepaal word. Die werklike Lewis-struktuur van grafiet is baie kompleks as gevolg van die gelaagde struktuur.

Grafiet word gemaak met slegs koolstofatoom waarin een koolstofatoom met nog drie koolstofatome gebind is. Dus, een van die vier valanselektrone word as nie-bindende elektronpaar gelaat. Totale 3*2=6 elektrone is van elk van die koolstofatoom wat betrokke is by die binding van elektronpare.

Lewisstruktuur van grafiet

Grafiet Lewis Struktuur Formele Aanklag

  om ken die formele lading van enige molekule, bepaling van die struktuur is baie verpligtend. Maar die struktuur van grafiet is baie kompleks aangesien dit die gelaagde struktuur het. Dus, om die bepaling van te vereenvoudig lewis struktuur ons het slegs een fragment uit grafiet gekies wat drie koolstofatome bevat.

  • Formele lading = Totale aantal valanselektrone – aantal elektrone bly so nie-gebonde – (aantal elektrone betrokke by bindingsvorming/2)
  • Formele lading van die sentrale koolstofatoom = 4 – 1 – (4/2) = 1

Dus word een elektron as nie-bindende elektrone gelaat en dit word oor die struktuur gedelokaliseer.

Grafiet Lewis Struktuurhoek

Die hoek dui basies die hoek aan tussen twee bindings wat deur die sentrale atoom verbind word. Die bindingshoek hang af van die verbastering van die sentrale atoom van enige molekule meer oor die afstotingsfaktore wat in daardie spesifieke molekule teenwoordig is.

Hierdie afstotingsfaktore is -

  • Eensame paar-eensame paar afstoting
  • Eensame paar- bindingspaar afstoting
  • Bindingpaar-bindingpaarafstoting.

Die verbastering is die hooffaktor om die bindingshoek te bepaal.

Hibridisering van sentrale atoom   Bindingshoek
sp1800
sp21200
sp3109.50
sp3d2900

In grafiet is een s en twee p orbitale betrokke by sp2verbastering. Uit die tabel hierbo word getoon dat die bindingshoek 120 sal wees0 en die bindingslengtes is 1.421 A0.

Grafiet Lewis Struktuur Oktet Reël

Oktetreël is een van die belangrikste reëls in anorganiese chemie waarin dit gestel word dat enige atoom so 'n elektronkonfigurasie moet hê wat ooreenstem met die elektronkonfigurasie van naaste edelgas in die periodieke tabel.

In een oogpunt gehoorsaam grafiet nie die oktetreël nie. Dit behoort dus nie stabiel te wees nie. Eksperimenteel word egter getoon dat die stabiliteit van grafiet baie hoog is. Omdat die ekstra of die nie-gebonde elektron in die grafietstruktuur oor al die koolstofatome gedelokaliseer is.

Daarom is grafiet stabiel alhoewel dit nie aan die oktetreël voldoen nie.

Ons stel basies die gedelokaliseerde elektron voor as die dubbelbinding en skryf die struktuur met alternatiewe dubbelbinding. Maar soos hierdie dubbelbinding roteer, word al die bindingslengtes gelyk.

Grafiet Lewis-struktuur eensame pare

Grafiet het geen eensame paar elektrone nie. Eensame pare is daardie tipe valenselektrone wat nie by enige bindingsvorming betrokke is nie.

Koolstof het altesaam vier elektrone in sy buitenste dop. Onder die vier elektrone is drie elektrone betrokke by drie sigma-bindingsvorming. Die elektron wat oorbly kan nie as alleenpare of nie-gebonde elektrone getel word nie, want hierdie elektron vorm pi-binding met die ander koolstofatoom. Hierdie pi-binding of die linkerelektron word oor die hele struktuur gedelokaliseer en help grafiet om hitte en elektrisiteit te gelei.

Grafietoplosbaarheid

Grafiet is een van die beste bronne van koolstof, maar dit is onoplosbaar in die meeste van die organiese en anorganiese oplosmiddels. As ons grafiet vir 'n lang tyd sonikeer, kan dit oplosbaar versprei word in sommige organiese oplosmiddels met die regte hoeveelheid bymiddels.

Maar hierdie proses (lang tyd sonication) skep defekte en krake in die struktuur van grafiet. Daarbenewens is grafiet in vaste toestand nie oplosbaar in die meeste van die polêre of nie-polêre oplosmiddels nie. Maar dit kan oplosbaar wees in gesmelte nikkel en chloorswaelsuur. Vaste grafiet kan deur een of ander emulgator in olie of in water gesuspendeer word.

Is grafiet 'n sterk elektroliet?

Sterk elektroliete kan gedefinieer word as daardie stof wat in sy samestellende ione gedissosieer kan word nadat dit in water opgelos is.

Grafiet kan weens sy struktuur nie in water opgelos word nie. Dit kan dus nie 'n elektroliet wees nie, want dit kan nie in ione geskei word nie. Maar dit kan elektrisiteit gelei as gevolg van die eensame elektrone wat oor die hele grafietstruktuur gedelokaliseer is.

Is grafiet suur of basies?

Indien die grafiet met sterk oksideermiddels en sure behandel word, kan grafietoksied verkry word as die produk wat voorheen as grafietoksied of grafietsuur bekend gestaan ​​het.

In die struktuur van grafietoksied lê die verhouding tussen koolstof met suurstof tussen 2.1 en 2.9. In hierdie verbinding word die gelaagde struktuur van grafiet behou, maar met 'n baie groter en onreëlmatige spasiëring. Dit toon die suur eienskap.

Is grafiet polêr of nie-polêr?

Polariteit van enige molekulêre struktuur hang af van die volgende twee faktore-

  1. Elektronegatiwiteitsverskil tussen die atome
  2. Oriëntasie van die verbande.

Grafiet word gemaak met slegs koolstofatome. Dus, elektronegatiwiteit van al die samestellende atome is gelyk en geen elektronegatiwiteitsverskil word in grafietstruktuur waargeneem nie.

Om hierdie rede toon grafiet geen dipoolmoment nie. Dit is dus 'n nie-polêre molekule.

Is grafiet magneties?

Grafiet is nie 'n magnetiese komponent nie. Magnetiese komponent kan in die volgende afdelings gekategoriseer word-

  • paramagneties
  • diamagnetiese
  • ferromagnetiese
  • Ferrimagneties

Elke koolstofatoom ses elektrone (1s22s22p2). Drie van hierdie ses elektrone vertoon 'n opwaartse spinrigting en nog ses elektrone vertoon 'n afwaartse spinrigting wat deur die opwaartse spinrigting gekanselleer word. Dit toon dus geen magnetisme nie en word deur die eksterne magnetiese veld afgestoot. 

Maar as grafeen gedraai of gestapel word, kan 'n seldsame vorm van magnetisme ontwikkel word.

Is grafiet metaalagtig of niemetaalagtig?

Grafiet is een van die allotrope van koolstof. Dit is dus 'n nie-metaalagtige stof. Dit het 'n kovalent gebind gelaagde struktuur.

Maar een van die belangrikste kenmerke van metaal is om elektrisiteit en hitte te gelei. Grafiet kan ook hitte en elektrisiteit gelei as gevolg van die gedelokaliseerde elektron. Die belangrikste verskil met metaal is dat vrye elektrone ook in metale teenwoordig is en hulle is deur die hele struktuur gedelokaliseer. Maar die vrye elektrone van een laag word oor die een laag grafietstruktuur gedelokaliseer, nie in die ander laag nie.

Is grafiet bros?

Grafiet is natuurlik 'n baie bros verbinding as gevolg van sy struktuur.

In grafiet word een koolstofatoom met 'n ander drie koolstofatome gebind deur drie kovalente bindings in 'n tweedimensionele 'laagrooster'. Individuele lae is sterk as gevolg van die teenwoordigheid van drie sterk kovalente bindings, maar die lae in grafiet kan geskei word deur die geringste versteuring toe te pas omdat die lae met mekaar verbind word deur die swak Van der Waals-krag.

Grafiet is dus 'n sagte en bros stof.

Is grafiet kristallyn of amorf?

Grafiet is 'n kristallyne allotroop van koolstof soos diamant.

Kristallyne verbindings is dié waarin baie atome (meer as 1000 atome) in 'n herhalende patroon gebind is. By grafiet word ook 'n bepaalde struktuurpatroon gevolg. Een laag lê oor 'n ander laag en geheg met weal van der waals krag. In een fragment grafiet is een koolstof aan sy naburige drie koolstofatome geheg deur drie sterk kovalente bindings.

Is grafiet ligter as staal?

Grafiet-skagte is baie ligter as staal en ook duurder. Skagte wat met staal gemaak is, is swaarder as grafiet.

Een van die hoofredes waarom staal swaar is, is dat dit 'n legering van koolstof en yster is. Een metaalstof is dus in staal teenwoordig. Maar grafiet is slegs die allotroop van koolstof. Dit is dus ligter as staal as gevolg van die afwesigheid van enige metaalstof.

Is grafiet radioaktief?

Normale grafiet is baie minder radioaktief. Want vir een gram koolstof is daar een pico gram (10-12) hoeveelheid koolstof is radioaktief (koolstof-14). Hierdie 14C is radio-aktief omdat dit beta-strale uitstraal om te word 14N.

Grafiet gebruike

Grafiet het verskillende gebruike in die industrie soos-

  • Skryfmateriaal – Potlode word van grafiet gemaak.
  • As smeermiddels
  • Refractory
  • Kernreaktore
  • batterye
  • Grafeen velle
  • Gietery gesigte
  • Remvoerings

Gevolgtrekking

Grafiet bevat 'n gelaagde struktuur en is een van die mees stabiele allotrope van koolstof. Hierdie nie-metaalstof kan elektrisiteit gelei as gevolg van sy vry gedelokaliseerde elektrone. Dit is 'n sagte en bros verbinding met baie gebruike in die industrie.

Aditi Roy

Hallo, ek is Aditi Ray, 'n chemie KMO op hierdie platform. Ek het graduering in Chemie van die Universiteit van Calcutta voltooi en nagraadse studie van Techno India University met 'n spesialisasie in Anorganiese Chemie. Ek is baie bly om deel te wees van die Lambdageeks-familie en ek wil graag die onderwerp op 'n simplistiese manier verduidelik. Kom ons koppel deur LinkedIn-https://www.linkedin.com/in/aditi-ray-a7a946202

Onlangse plasings