Аллотропные модификации углерода:
1) Графит
В химическом составе графита присутствуют следующие компоненты: Зола; Газы; Битумы; Вода. В природном графите содержится около 10−12 % оксидов железа и примесей глин.
Особенностью строения графита является наличие межслоевых слабых взаимодействий. Благодаря этому свойству слои графита могут сдвигаться относительно друг друга, образуя отдельные плоскости. Именно благодаря этому свойству графит обладает смазывающей способностью, является хорошим проводником тепла и электричества, а также обладает гибкостью и эластичностью.
Графит электропроводен, обладает высокой теплопроводностью, стойкостью к тепловым ударам (особенно искусственный графит), низким коэффициентом температурного линейного расширения, при повышенных температурах легко вступает в реакции со многими металлами, инертен по отношению к некоторым агрессивным реагентам (кислотам, органическим соединениям и др.). Графит является замедлителем нейтронов.
2) Карбин
Карбин − аллотропная форма углерода на основе sp−гибридизации углеродных атомов. Состоит из углеродных фрагментов с тройной, или двойной кумулированной связью. Может быть линейным или образовывать циклические структуры.
Карбин может быть линейным в виде нити или образовывать циклические структуры.
Обладает полупроводниковыми свойствами. Под воздействием света проводниковые свойства карбина резко возрастают, что делает возможным его применение в фотоэлементах. В отличие от других материалов карбин сохраняет данные свойства даже при высокой температуре – до 500°C.
При сильном нагревании без доступа воздуха превращается в графит. Обладает высокой биологической совместимостью и нетоксичностью.
Самый прочный из всех известных материалов.
3) Алмаз
В компоненты алмаза могут входить: твердые, жидкие и газообразные включения.
Алмаз имеет кристаллическую структуру, состоящую из одномерных цепочек атомов углерода, соединенных сильными ковалентными связями. Каждый атом углерода окружен четырьмя другими атомами углерода, образуя регулярный тетраэдральный кристаллический решеткой.
Твердость алмаза зависит от его чистоты, отсутствия дефектов кристаллической решетки и ориентации. Твердость выше для безупречных, чистых кристаллов, ориентированных в направлении по самой длинной диагонали кубической алмазной решетки. Поэтому алмазы могут быть поцарапаны и подвергаться обработке только другими алмазами. Из всех известных веществ алмаз имеет наибольшее количество атомов на единицу объема, поэтому он одновременно и самый твердый, и наименее сжимаемый. У алмаза самый низкий коэффициент сжатия. Обладает хрупкостью, легко раскалывается. Также имеет большой показатель преломления и относительно высокую оптическую дисперсию (способность рассеивать свет разных цветов). Эти свойства заставляют нанесенные при обработке алмаза грани блестеть, играя на свету.