Allotropi del carbonio

Scuola secondaria di primo gradoChimicaReti ideali finite di carbonio: diamante, grafite AB, grafene e una gabbia C60 a icosaedro troncato regolare

Fai clic su un qualsiasi atomo di carbonio per contare i suoi vicini covalenti visualizzati. Ruota il reticolo per esaminare i tetraedri, i fogli o la gabbia chiusa del fullerene.

3D

Trascina l’apparato per regolarlo. Trascina lo sfondo per ruotarlo. Scorri per ingrandire o ridurre.

Quaderno delle misurazioni

Modifica la configurazione, verifica una previsione e salva il risultato. Vengono conservate fino a 12 istantanee.

Informazioni su questo esperimento

Esamina come un elemento formi una rete covalente tridimensionale, fogli stratificati o una gabbia chiusa. Seleziona gli atomi per contare i vicini visualizzati e distinguere i legami locali dalla struttura del volume.

Obiettivi di apprendimento

  • Confronta la coordinazione trivalente e tetravalente del carbonio.
  • Individua i legami covalenti all’interno degli strati di grafite e l’assenza di legami covalenti tra gli strati in questo modello.
  • Distingui la coordinazione nel volume dai legami mancanti ai bordi del frammento.

Come si usa

  1. 1Seleziona un atomo interno del diamante e conta i suoi quattro vicini covalenti.
  2. 2Passa alla grafite e ruota la pila per esaminare lo sfalsamento degli strati AB.
  3. 3Separa gli strati senza modificare i loro legami covalenti interni.
  4. 4Esamina la gabbia del fullerene e verifica che ogni atomo della gabbia abbia tre vicini.

Il modello

Otto atomi di carbonio occupano una cella convenzionale del diamante.
Due atomi di carbonio per area primitiva del grafene sono separati dalla distanza interstrato c.

Ipotesi

  • Le distanze C-C ideali nel diamante e in un foglio sono rispettivamente di 1,54 e 1,42 ångström. Le densità di massa volumica derivano da questi valori geometrici arrotondati.
  • I frammenti finiti presentano una coordinazione incompleta ai bordi e non sono terminati con idrogeno. La separazione della grafite è imposta; le forze tra gli strati non vengono calcolate.
  • La gabbia C60 è un icosaedro troncato regolare. I fullereni reali hanno lunghezze di legame non equivalenti; il modello utilizza spigoli uguali. Qui non è definita una densità di massa volumica per un singolo foglio o una molecola isolata.

Provalo in classe

  1. Q1Perché gli atomi esposti sul bordo hanno meno vicini rispetto al numero di coordinazione del materiale massivo?
  2. Q2Perché gli strati di grafite possono separarsi senza rompere la rete covalente nel piano?

Domande frequenti

Il modello predice la conducibilità elettrica o la durezza?

No. Mostra reti geometriche di legami. Il trasporto elettronico, la dinamica del reticolo e la rottura meccanica macroscopica non vengono calcolati.

Perché l’aumento della distanza tra gli strati di grafite riduce la densità apparente del modello?

La stessa massa occupa il volume di una cella ripetitiva più grande. Il numero e la lunghezza dei legami all’interno dei piani rimangono invariati.