Почему алмаз - прозрачный, а графит - черный, хотя состоят они оба из углерода?

Химия - удивительная наука, способная объяснить невероятные процессы превращения одних веществ в другие. Сколько тайн скрывают, казалось бы, простые вещи... К примеру, чем обусловлены такие различия прозрачного и твердого алмаза и черного, мягкого графита, ведь оба они состоят из одного и того же вещества - углерода?

Оказывается, химия способна объяснить и это. Все дело в различных структурах кристаллической решетки обоих материалов.

Четыре валентных электрона позволяют углероду образовывать связи с четырьмя другими атомами углерода. Это могут быть либо четыре прочные связи, как в алмазе, либо три особо прочные и одна слабая, как в графите.

В решетке алмаза электроны зафиксированы в одинаковых прочных связях. Поэтому алмаз — твердый прозрачный диэлектрик. Свободные электроны слабо связывают слои графита, делая его непрочным (слои скользят друг по другу) непрозрачным проводником.

Электроны алмаза поглощают свет только на частотах возбуждения межатомных связей. Эти частоты не попадают в видимую часть спектра, поэтому алмаз прозрачен. В графите сильные связи соединяют атомы в монослои, по которым свободно движутся электроны слабых связей, слегка эти слои скрепляя. Свободные электроны поглощают свет любой частоты, делая графит непрозрачным.

FaktoDrom.com
Просмотров страницы: 275