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Alótropos del carbono

Educación secundaria básicaQuímicaRedes de carbono ideales finitas: diamante, grafito AB, grafeno y una jaula C60 icosaédrica truncada regular

Haz clic en cualquier átomo de carbono para contar sus vecinos covalentes mostrados. Gira la red para examinar los tetraedros, las láminas o la jaula cerrada del fulereno.

3D

Arrastra el aparato para ajustarlo. Arrastra el fondo para girarlo. Desplázate para acercar o alejar.

Cuaderno de mediciones

Cambia la configuración, comprueba una predicción y guarda el resultado. Se conservan hasta 12 instantáneas.

Acerca de este experimento

Examine cómo un elemento forma una red covalente tridimensional, láminas apiladas o una jaula cerrada. Seleccione átomos para contar los vecinos que se muestran y distinguir los enlaces locales de la estructura del volumen.

Objetivos de aprendizaje

  • Compare la coordinación trivalente y tetravalente del carbono.
  • Identifique los enlaces covalentes dentro de las capas de grafito y la ausencia de enlaces covalentes entre capas en este modelo.
  • Distinga la coordinación en el volumen de los enlaces ausentes en los bordes del fragmento.

Cómo usarlo

  1. 1Seleccione un átomo interior de diamante y cuente sus cuatro vecinos covalentes.
  2. 2Cambia a grafito y gira la pila para examinar el desplazamiento de las capas AB.
  3. 3Separa las capas sin alterar sus enlaces covalentes internos.
  4. 4Inspecciona la jaula de fullereno y verifica que cada átomo de la jaula tenga tres vecinos.

El modelo

Ocho átomos de carbono ocupan una celda convencional de diamante.
Dos átomos de carbono por área primitiva del grafeno están separados por la distancia entre capas c.

Supuestos

  • Las distancias C-C ideales en el diamante y en una lámina son de 1,54 y 1,42 Å, respectivamente. Las densidades volumétricas se obtienen a partir de estos valores geométricos redondeados.
  • Los fragmentos finitos presentan una coordinación incompleta en los bordes y no están terminados con hidrógeno. La separación del grafito se impone; no se calculan las fuerzas entre capas.
  • La jaula C60 es un icosaedro truncado regular. En los fullerenos reales, las longitudes de enlace no son todas iguales; el modelo utiliza aristas iguales. Aquí no se define una densidad volumétrica para una lámina individual ni para una molécula aislada.

Pruébalo en clase

  1. Q1¿Por qué los átomos expuestos del borde tienen menos vecinos que el número de coordinación del material masivo?
  2. Q2¿Por qué pueden separarse las capas de grafito sin romper la red covalente dentro del plano?

Preguntas frecuentes

¿El modelo predice la conductividad eléctrica o la dureza?

No. Muestra redes geométricas de enlaces. No se calculan el transporte electrónico, la dinámica de la red cristalina ni la falla mecánica macroscópica.

¿Por qué aumentar la separación entre las capas de grafito reduce la densidad aparente del modelo?

La misma masa ocupa el volumen de una celda repetitiva mayor. El número y la longitud de los enlaces dentro de los planos no cambian.