Углерод

Менделеева. Он располагается в главной подгруппе четвертой группы, втором периоде.

Углерод-типичный неметалл.

и живых организмах, в состав ДНК. Содержится в мышечной ткани

– 67%, костной ткани – 36% и крови человека (в человеческом организме массой 70 кг в среднем содержится 16 кг связанного углерода).

– алмаз, графит, карбин, крайне редко фуллерены. В лабораториях также

были синтезированы многие другие модификации: новые фуллерены, нанотрубки, наночастицы и др.

всех найденных в природе веществ, но при этом довольно хрупок.

Он настолько тверд, что оставляет царапины на большинстве материалов.

Структура алмаза

серо-черный цвет и металлический блеск, кажется жирным на ощупь, очень

мягок и оставляет черные следы на бумаге.

Структура графита

расщепляться на тонкие чешуйки. Чешуйки легко прилипают к бумаге –

вот почему из графита делают грифели карандашей. В пределах шестиугольников возникает склонность к металлизации, что объясняет хорошую тепло- и электропроводность графита, а также его металлический блеск.

Графитовый электрод

Сладковым, В.И. Касаточкиным, Ю.П. Кудрявцевым. Карбин имеет кристаллическую структуру, в

которой атомы углерода соединены чередующимися одинарными и тройными связями.

Строение карбина

виде белого вещества с промежуточной плотностью. Карбин обладает полупроводниковыми свойствами,

под действием света его проводимость резко увеличивается.

кокс и сажа. Но все эти формы являются композитами, то

есть смесью малых фрагментов графита и алмаза.

Сажа

собой периодическую решетку атомов, третья форма чистого углерода является молекулярной.

Это означает, что минимальным элементом ее структуры является не атом, а молекула углерода, представляющая собой замкнутую поверхность, которая имеет форму сферы.

Модель фуллерена С60

в замкнутую сферу. При этом часть шестиугольников преобразуется в пятиугольники.

Образуется структура – усеченный икосаэдр. Каждая вершина этой фигуры имеет трех ближайших соседей. Каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и тремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник граничит только с шестиугольниками.
Фуллерены с n< 60 оказались неустойчивыми, хотя из чисто топологических соображений наименьшим возможным фуллереном является правильный додекаэдр С20.

одинарными, так и двойными связями, являются трехмерными аналогами ароматических структур.

Обладая высокой электроотрицательностью, они выступают в химических реакциях как сильные окислители. Присоединяя к себе радикалы различной химической природы, фуллерены способны образовывать широкий класс химических соединений, обладающих различными физико-химическими свойствами.

цилиндрические структуры, так называемые нанотрубки, которые отличаются широким разнообразием физико-химических

свойств.
Идеальная нанотрубка представляет собой свернутую в цилиндр графитовую плоскость, выложенную правильными шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода.

Строение нанотрубки

и конфигураций.  Возможные разновидности поперечной структуры многослойных нанотрубок представлены на

рисунке. Структура типа "русской матрешки") представляет собой совокупность вложенных друг в  друга однослойных нанотрубок (а). Другая разновидность этой структуры, показанная на рисунке б, представляет собой совокупность вложенных друг в друга призм. Наконец, последняя из приведённых структур (в), напоминает свиток. .

замкнутые структуры, подобные фуллеренам, но значительно превышающие их по размеру.

В отличие от фуллеренов, они также как и нанотрубки могут содержать несколько слоев., имеют структуру замкнутых, вложенных друг в друга графитовых оболочек. В наночастицах, аналогично графиту, атомы внутри оболочки связаны химическими связями, а между атомами соседних оболочек действует слабое ван-дер-ваальсово взаимодействие. Обычно оболочки наночастиц имеют форму близкую к многограннику. В структуре каждой такой оболочки, кроме шестиугольников, как в структуре графита, есть 12 пятиугольников, наблюдаются дополнительные пары из пяти и семиугольников.

привлекая к себе все новых исследователей. Она включает три направления:

физика фуллеренов, химия фуллеренов и технология фуллеренов.
Физика фуллеренов занимается исследованием структурных, механических, магнитных, оптических свойств фуллеренов и их соединений. Сюда относится также изучение характера взаимодействия между атомами углерода в этих соединениях, свойства и структура систем, состоящих из молекул фуллеренов. Физика фуллеренов является наиболее продвинутой ветвью в области фуллеренов.
Химия фуллеренов связана с созданием и изучением новых химических соединений, основу которых составляютфуллерены, а также изучает химические процессы, в которых они участвуют. Следует отметить, что по концепциям и методам исследования это направление химии во многом принципиально отличается от традиционной химии.
Технология фуллеренов включает в себя как методы производства фуллеренов, так и различные их приложения.