【Вопрос дня】Теоретические основы 17.07.2020
Thread Content
Вопрос с вариантами ответов: Причина, по которой графит обладает электропроводностью, заключается в том, что в кристаллах графита ( ) А) существуют свободные электроны внутри слоев; Б) внутри слоев имеются гибридные орбитали; В) графит относится к металлическим кристаллам; Г) внутри слоев существуют диссоциированные ковалентные связи. Ответ: Г. Подсказка: Тем, кто сможет объяснить процесс решения задачи, будет предоставлена дополнительная награда. Ответ можно указать в комментариях
D. В слое присутствуют делированные крупные σ-связи
Внутри слоя существуют диссоциированные крупные σ-связи. Метод исключения: графит относится к молекулярным кристаллам; в нем нет свободных электронов. Гибридные орбитали представляют собой лишь теоретическую концепцию; они не означают наличия гибридных орбиталей в молекуле.
Причина D: кристаллы графита имеют слоистую структуру; в ядре кристаллической решетки графита существуют три разных типа связей (ковалентные связи, силы Ван дер Ваальса, металлические связи). Углеродные атомы в одном слое используют sp2-гибридные орбитали для образования σ-связей с другими углеродными атомами, что приводит к формированию шестиугольной кольцевой структуры в виде сот. Силы связи между углеродными атомами очень велики, поэтому разрушить эту структуру крайне сложно. Благодаря этому у графита высокая температура плавления и он обладает высокой химической стабильностью. Кроме того, у каждого атома углерода имеются орбитали p, перпендикулярные плоскости слоев; эти орбитали p находятся друг относительно друга в параллельном положении. Электроны, находящиеся в орбиталях p, могут образовывать диссоциированные π-связи на больших расстояниях, соединяясь между собой слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Благодаря этому слои могут легко скользить по отношению друг к другу, что и обуславливает скольжениестость кристалла графита. Кроме того, из-за деликватных электронов в π-связях, которые могут перемещаться вдоль плоскости слоев, у графита появляется металлический блеск, а также способность к теплопроводности и электропроводности. В каждом слое графита имеется один крупный π-связь; этот крупный π-связь позволяет электронам данного слоя совместно использоваться и свободно перемещаться, что обеспечивает проводимость. Однако в вертикальном направлении проводимость у графита низкая.
D. В слое присутствуют делированные крупные σ-связи