In questo articolo, di seguito vengono discusse diverse proprietà della "struttura della grafite" come proprietà strutturali, caratteristiche, usi con alcuni argomenti rilevanti.
La grafite è anche conosciuta come plumbago o piombo nero ed è un minerale costituito da carbonio. Ha una struttura a strati bidimensionale con anelli di sei atomi di carbonio. La grafite cristallizza in sistemi esagonali. È relativamente morbido e di colore grigio nero.
Concentriamoci sui seguenti argomenti relativi alla struttura della grafite.
Qual è la struttura della grafite?
La grafite è fondamentalmente uno degli allotropi più stabili del carbonio. È un buon conduttore di elettricità e calore avendo una densità di 2.09-2.23 g/cm3 con una grande struttura covalente in cui ogni atomo di carbonio è unito ai tre atomi di carbonio vicini.
Nella grafite ciascuno degli atomi di carbonio è sp2ibridato che forma una struttura a strati con la disposizione della disposizione esagonale degli atomi di carbonio. Questi strati sono debolmente legati tra loro. A causa della presenza della debole forza tra gli strati, scivolano molto facilmente.
Il carbonio ha quattro elettroni di valenza e un atomo di carbonio è legato ad altri tre atomi di carbonio, quindi rimane un elettrone di valenza e questo elettrone di valenza viene delocalizzato nella struttura.
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Come disegnare la struttura lewis di grafite?
A conosci il lewis struttura di qualsiasi molecola, prima di tutto dovrebbero essere determinati gli atomi costituenti di quella molecola. L'attuale struttura lewis della grafite è molto complessa a causa della struttura a strati.
La grafite è composta da un solo atomo di carbonio in cui un atomo di carbonio è legato con altri tre atomi di carbonio. Quindi, uno dei quattro elettroni di mantovana viene lasciato come coppia di elettroni non leganti. Totale 3*2=6 elettroni provengono da ciascuno degli atomi di carbonio coinvolti nel legame di coppie di elettroni.
Carica formale della struttura di Lewis in grafite
A conoscere la carica formale di qualsiasi molecola, la determinazione della struttura è assolutamente obbligatoria. Ma la struttura della grafite è molto complessa in quanto ha la struttura a strati. Pertanto, per semplificare la determinazione di struttura legislativa abbiamo selezionato un solo frammento di grafite contenente tre atomi di carbonio.
- Carica formale = numero totale di elettroni di mantovana – numero di elettroni che rimangono non legati – (numero di elettroni coinvolti nella formazione del legame/2)
- Carica formale dell'atomo di carbonio centrale = 4 – 1 – (4/2) = 1
Pertanto, un elettrone viene lasciato come elettroni non leganti e viene delocalizzato sulla struttura.
Angolo della struttura di Lewis in grafite
L'angolo indica fondamentalmente l'angolo tra due legami collegati dall'atomo centrale. L'angolo di legame dipende dall'ibridazione dell'atomo centrale di qualsiasi molecola in più rispetto ai fattori di repulsione presenti in quella particolare molecola.
Questi fattori di repulsione sono:
- Repulsione coppia solitaria-coppia solitaria
- Repulsione coppia solitaria-coppia di legame
- Repulsione della coppia di obbligazioni.
L'ibridazione è il fattore principale per determinare l'angolo di legame.
| Ibridazione dell'atomo centrale | Angolo di legame |
| sp | 1800 |
| sp2 | 1200 |
| sp3 | 109.50 |
| sp3d2 | 900 |
Nella grafite, gli orbitali uno s e due p sono coinvolti in sp2ibridazione. Dalla tabella sopra si mostra che l'angolo di legame sarà 1200 e le lunghezze dei legami sono 1.421 A0.
Regola dell'ottetto della struttura di Lewis in grafite
La regola dell'ottetto è una delle regole più importanti nella chimica inorganica in cui si afferma che qualsiasi atomo dovrebbe avere una tale configurazione elettronica che assomiglia alla configurazione elettronica del gas nobile più vicino nella tavola periodica.
Da un certo punto di vista la grafite non obbedisce alla regola dell'ottetto. Pertanto, non dovrebbe essere stabile. Ma sperimentalmente è dimostrato che la stabilità della grafite è molto alta. Perché l'elettrone extra o non legato nella struttura della grafite è delocalizzato su tutti gli atomi di carbonio.
Pertanto, la grafite è stabile sebbene non soddisfi la regola dell'ottetto.
Fondamentalmente rappresentiamo l'elettrone delocalizzato come il doppio legame e scriviamo la struttura con un doppio legame alternativo. Ma quando questo doppio legame ruota, tutte le lunghezze del legame diventano uguali.
Coppie solitarie della struttura di Lewis della grafite
La grafite non ha una sola coppia di elettroni. Le coppie solitarie sono quei tipi di elettroni di valenza che non sono coinvolti nella formazione di legami.
Il carbonio ha un totale di quattro elettroni nel suo guscio più esterno. Tra i quattro elettroni, tre elettroni sono coinvolti nella formazione di tre legami sigma. L'elettrone che rimane non può essere contato come coppie solitarie o elettroni non legati perché questo elettrone forma un legame pi con l'altro atomo di carbonio. Questo legame pi o l'elettrone sinistro è delocalizzato sull'intera struttura e aiuta la grafite a condurre calore ed elettricità.
Solubilità della grafite
La grafite è una delle migliori fonti di carbonio ma è insolubile nella maggior parte dei solventi organici e inorganici. Se soniciamo la grafite per molto tempo, può essere solubile dispersa in alcuni solventi organici con la giusta quantità di additivi.
Ma questo processo (sonicazione a lungo termine) crea difetti e crepe nella struttura della grafite. Oltre a ciò, la grafite allo stato solido non è solubile nella maggior parte dei solventi polari o non polari. Ma può essere solubile in nichel fuso e acido clorosolforico. La grafite solida può essere sospesa da qualche emulsionante in olio o in acqua.
La grafite è un elettrolita forte?
Gli elettroliti forti possono essere definiti come quelle sostanze che possono essere dissociate nei suoi ioni costituenti dopo essersi dissolte in acqua.
La grafite non può essere dissolta in acqua a causa della sua struttura. Pertanto, non può essere un elettrolita perché non può essere separato in ioni. Ma può condurre elettricità a causa degli elettroni solitari che sono delocalizzati sull'intera struttura della grafite.
La grafite è acida o basica?
Se la grafite viene trattata con ossidanti e acidi forti, si può ottenere ossido di grafite come prodotto precedentemente noto come ossido grafitico o acido grafitico.
Nella struttura dell'ossido di grafite, il rapporto tra carbonio e ossigeno è compreso tra 2.1 e 2.9. In questo composto, la struttura a strati della grafite viene mantenuta ma con una spaziatura molto più ampia e irregolare. Mostra la proprietà acida.
La grafite è polare o non polare?
La polarità di qualsiasi struttura molecolare dipende dai seguenti due fattori:
- Differenza di elettronegatività tra gli atomi
- Orientamento delle obbligazioni.
La grafite è composta solo da atomi di carbonio. Pertanto, l'elettronegatività di tutti gli atomi costituenti è uguale e non si osserva alcuna differenza di elettronegatività nella struttura della grafite.
Per questo motivo, la grafite non mostra alcun momento di dipolo. Quindi, è una molecola non polare.
La grafite è magnetica?
La grafite non è un componente magnetico. I componenti magnetici possono essere classificati nelle seguenti sezioni:
- Paramagnetica
- diamagnetic
- Ferromagnetico
- Ferrimagnetico
Ogni atomo di carbonio sei elettroni (1s22s22p2). Tre di questi sei elettroni mostrano una direzione di rotazione verso l'alto e altri sei elettroni mostrano una direzione di rotazione verso il basso che sono annullati dalla direzione di rotazione verso l'alto. Pertanto non mostra alcun magnetismo ed è respinto dal campo magnetico esterno.
Ma se il grafene è attorcigliato o impilato, si può sviluppare una rara forma di magnetismo.
La grafite è metallica o non metallica?
La grafite è uno dei allotropi del carbonio. Pertanto, è una sostanza non metallica. Ha una struttura a strati legata in modo covalente.
Ma una delle caratteristiche più importanti del metallo è quella di condurre elettricità e calore. La grafite può anche condurre calore ed elettricità a causa dell'elettrone delocalizzato. La principale differenza con il metallo è che gli elettroni liberi sono presenti anche nei metalli e sono delocalizzati in tutta la struttura. Ma gli elettroni liberi di uno strato sono delocalizzati su uno strato di struttura di grafite non nell'altro strato.
La grafite è fragile?
La grafite è naturalmente un composto molto fragile a causa della sua struttura.
Nella grafite, un atomo di carbonio è legato ad altri tre atomi di carbonio da tre legami covalenti in un "reticolo a strati" bidimensionale. I singoli strati sono forti a causa della presenza di tre forti legami covalenti, ma gli strati in grafite possono essere separati applicando il minimo disturbo perché gli strati sono collegati tra loro dalla debole forza di Van der Waals.
Pertanto, la grafite è una sostanza morbida e fragile.
La grafite è cristallina o amorfa?
La grafite è un allotropo cristallino del carbonio come il diamante.
I composti cristallini sono quelli in cui molti atomi (più di 1000 atomi) sono legati in uno schema ripetuto. Anche nella grafite si segue uno schema strutturale particolare. Uno strato giace su un altro strato ed è attaccato con una buona forza di van der waals. In un frammento di grafite, un carbonio è legato ai tre atomi di carbonio vicini da tre forti legami covalenti.
La grafite è più leggera dell'acciaio?
Gli alberi in grafite sono molto più leggeri dell'acciaio e anche più costosi. Gli alberi realizzati in acciaio sono più pesanti della grafite.
Uno dei motivi principali per cui l'acciaio è pesante è che è una lega di carbonio e ferro. Pertanto, una sostanza metallica è presente nell'acciaio. Ma la grafite è solo l'allotropo del carbonio. Pertanto, è più leggero dell'acciaio a causa dell'assenza di qualsiasi sostanza metallica.
La grafite è radioattiva?
La grafite normale è molto meno radioattiva. Perché per un grammo di carbonio c'è un picogrammo (10 all'12 ottobre) la quantità di carbonio è radioattiva (carbonio-14). Questo 14C è radioattivo perché emette raggi beta per diventare 14N.
Usi della grafite
La grafite ha diversi usi nell'industria come-
- Materiali di scrittura – Le matite sono fatte di grafite.
- Come lubrificanti
- Refrattario
- reattori nucleari
- Batterie
- Fogli di grafene
- Rivestimenti da fonderia
- Guarnizioni dei freni
La grafite contiene una struttura a strati ed è uno degli allotropi più stabili del carbonio. Questa sostanza non metallica può condurre elettricità grazie ai suoi elettroni delocalizzati liberi. È un composto morbido e fragile con molti usi nell'industria.
Maggiori informazioni sulla seguente struttura e caratteristiche
| ZnO Zns Fe3O4 NaClO2 Litio Krypton Neon Legame peptidico NaHSO4 KMnO4 | NaH2PO4 FeO Fe2S3 Acido Ialuronico Legame disolfuro aminoacido alanina Acido glicolico Eptano Glycine Oro | Braceacido amico acido esanoico ZnSO4 |
Ciao,
Sono Aditi Ray, una PMI chimica su questa piattaforma. Ho completato la laurea in Chimica presso l'Università di Calcutta e la laurea presso la Techno India University con una specializzazione in Chimica Inorganica. Sono molto felice di far parte della famiglia Lambdageeks e vorrei spiegare l'argomento in modo semplicistico.
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