Плотность графита
Плотность графита и другие его физические свойства
Каждый слой построен из шестичленных колец (типа бензольных), в которых три электрона каждого атома углерода образуют три sp2-гибридные σ-связи в плоскости слоя. Четвертый электрон атома углерода находится на орбитали2pz, перпендикулярной слою. Взаимодействие этих электронов создает прочную систему делокализованных π-связей. Такая система связей объясняет характерный блеск, высокую температуру плавления и высокую электропроводность графита. Гексагональные слои графита связаны между собой слабыми ван-дер-ваальсовыми силами, причем прочность химических связей в слое (716 кДж/моль) гораздо выше, чем между слоями (17 кДж/моль). Поэтому графит легко расслаивается, что позволяет использовать его как твердую смазку и материал для грифелей карандашей.
Рис. 1. Строение графита.
Основные константы графита приведены в таблице ниже.
Таблица 1. Физические свойства и плотность графита.
|
Плотность, г/см3 (20oС) |
2,27 |
|
Температура кипения, oС |
4827 |
|
Энергия атомизации, кДж/моль |
715 |
|
Длина ребра элементарной ячейки, нм |
0,357 |
По твердости графит относится к самым мягким веществам, тогда как алмаз выступает в роли эталона максимальной твердости (10 баллов по шкале Мооса).
Слоистое строение графита определяет анизотропию его свойств. Например, вдоль слоя электропроводность в 5000 раз выше, чем в поперечном направлении.
Примеры решения задач
| Задание | Рассчитайте плотность оксида серы (VI) по водороду. |
| Решение | Для того, чтобы вычислить относительную плотность одного газа по другому, надо относительную молекулярную массу первого газа разделить на относительную молекулярную массу второго газа.
DH2(SO3) = Mr(SO3) / Mr(H2); DH2(SO3) = 80 / 2 = 40. Mr(SO3) = Ar(S) + 3×Ar(O) = 32 + 3× 16 = 32 + 48 = 80. Mr(H2) = 2 ×Ar(H) = 2 × 1 = 2. |
| Ответ | Плотность оксида серы (VI) по водороду равна 40. |
| Задание | Определите во сколько раз тяжелее воздуха стибин SbH3. |
| Решение | Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа.
D = M1 / M2. Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов. Dair(SbH3) = Mr(SbH3) / Mr(air); Dair(SbH3) = 125 / 29 = 4,31. Mr(SbH3) = Ar(Sb) + 3×Ar(H) = 122 + 3× 1 = 122 + 3 = 125. |
| Ответ | Стибин SbH3 тяжелее воздуха в 4,31 раза. |
