ნახშირბადი პერიოდული სისტემის მე–2
პერიოდის მე–4 ჯგუფის ელემენტია. სხვა ელემენტებისაგან გამოირჩევა იმით, რომ ყველაზე
მეტი ალოტროპიული სახეცვლილება გააჩნია, რომლებიც თვისებებით ერთმანეთისაგან რადიკალურად
განსხვავდება. იგი შეიძლება იძლეოდეს ყველაზე რბილ და ყველაზე მაგარ მასალას, იყოს
გაუმჭვირვალე და გამჭვირვალე, გააჩნდეს აბრაზიული და საცხის თვისება, იყოს იაფი და
ერთ–ერთი ყველაზე ძვირი პროდუქტი. ალოტროპიული
სახეცვლილებები შედგება ამორფული: – ნახშირი (მური), ნანოქაფი და
კრისტალური – ალმასი, ლონდსდეილიტი, ფულერენი, გრაფენი, ნანომილაკები და ცერაფიტი
– ალოტროპებისაგან.
C–ის ალოტროპების კლასიფიცირებას
ახდენენ ატომებს შორის ქიმიური ბმის ტიპების მიხედვით. ესენია:
SP3 ფორმები – ალმასი
(კუბური), ლონსდეილიტი (ჰექსაგონალური ალმასი)
SP2 ფორმები – გრაფიტი,
გრაფენი, ფულერენი, ნანომილაკები, ნანობოჭკოები, ასტრალენები, მინანახშირბადი.
SP – ფორმები – კარბინი
(α – და β – კარბინი)
შერეული SP3 / SP2ფორმებს იძლევა:
ამორფული ნახშირბადი
ნახშირბადოვანი ნანოკვირტები. ნახშირბადის
ნანოქაფი.
კიდევ ერთი –– ფორმაა ნახშირბადი
C2 . ჩვენი მიზანია განვიხილოთ ნახშირბადის ის ალოტროპიული ფორმები, რომლებიც
სასწავლო ლიტერატურაში ნაკლებად ან საერთოდ არ არის განხილული.
ლონსდეილიტი
ლონსდეილიტის
ელემენტარული უჯრედი.
ლონსდეილიტი ანუ ჰექსაგონალური
ალმასი P63/MMC – ნახშირბადის ერთ–ერთი ალოტროპიული სახეცვლილებაა.
პირველი პუბლიკაცია მის შესახებ 1967 წელს გამოჩნდა. იმავდროულად იგი აღმოჩენილ იქნა
ბუნებაში მეტეორიტულ კრატერში. ამერიკელი და ჩინელი მეცნიერების მიერ დადგენილია, რომ
სადღეისოდ სპეციალურად დამუშავებული ლონსდეილიტი ბუნებაში ყველაზე მტკიცე მასალას წარმოადგენს,
რომელიც ალმასს სიმტკიცით 58%–ით აღემატება.
აღნაგობა
ლონსდეილიტის ფენების
წყობა
ალმასს და ლონსდეილიტს 109028I 16II ტოლი ერთნაირი
სავალენტო კუთხეები აქვს. ბმის სიგრძე 0,1545 ნმ–ია, ხოლო კოორდინაციული რიცხვი – 4. ალმასის ელემენტარული უჯრედი ნახშირბადის
8 ატომს შეიცავს, ლონსდეილიტის კი – ოთხს.
ალმასის და ლონსდეილიტის კრისტალური
მესრები ერთმანეთისაგან შეფუთვის წესით განსხვავდება. ლონსდეილიტისათვის დამახასიათებელია
ორშრიანი შეფუთვა (… ABAB…) ტიპით, სადაც ყოველი მომდევნო ტეტრაედრული ფენა
600–ით არის შებრუნებული წინა ფენის მიმართ. ალმასს სამფენოვანი შეფუთვა
აქვს. (… ABCABC…), რომელშიც ყველა ფენა ერთნაირი კოორდინაციული ტეტრაედრისაგან
შედგება. ამით ალმასი ძალიან წააგავს, α – გრაფიტს, ოღონდ ალმასის სიბრტყე უფრო „გოფრირებულია”.
ალმასის ფენების
წყობა
ლონსდეილიტი მეტალოიდების ქიმიურ
კლასს მიეკუთვნება, ქიმიური ფორმულაა C, სიმკვრივე – 3,51 გ/სმ3, არ არის
რადიოაქტიური. ლონსდეილიტი – გამჭირვალეა,
გარდატეხის კოეფიციენტი იცვლება 2,40 – 2,41 დიაპაზონში.
თვისებები
ლონსდეილიტი ყველაზე მტკიცე ნივთიერებაა,
რომლის სიხისტე 58%–ით აღემატება ალმასის სიხისტეს. (ლონსდეილიტი უძლებს
152 გიგაპასკალ დატვირთვას, მაშინ როცა ალმასი – მხოლოდ 97 გიგაპასკალს). ამის
მიუხედავად, ლონსდეილიტს მიღების სირთულის გამო პრაქტიკული გამოყენება არ გააჩნია.
მიღება
მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ ლონსდეილიტი
წარმოიქმნება მეტეორიტის დედამიწასთან შეხების მომენტში მეტეორიტის შემადგენლობაში
შემავალი გრაფიტისაგან. ძალზე მაღალი ტემპერატურისა და წნევის პირობებში გრაფიტი ალმასის
მაგვარ სტრუქტურაში გადადის,თუმცა გრაფიტის ჰექსაგონალური მესერი უცვლელი რჩება. დიდი
ხნის განმავლობაში ლონსდეილიტს მხოლოდ გრაფიტიდან ღებულობდნენ უზარმაზარი წნევის ქვეშ;
მოგვიანებით ნაჩვენები იქნა, რომ „ჰექსაგონალური ალმასის” მიღება ტრადიციული კუბისებრი
ალმასიდანაც შეიძლება.
ლონსდეილიტი ნახშირბადის ამ კიდევ
ერთ ალოტროპიულ სახეცვლილება ირლანდიელი კრისტალოგრაფის – კეტლინ ლონსდეილის საპატივსაცემოდ
ეწოდა.
