탄소의 동소체

중학교화학유한한 이상적 탄소 네트워크: 다이아몬드, AB 적층 흑연, 그래핀, 정이십면체 절단형 C60 케이지

탄소 원자를 클릭하면 표시된 공유 결합 이웃의 수를 셀 수 있습니다. 격자를 회전하여 사면체, 시트 또는 닫힌 풀러렌 케이지를 살펴보세요.

3D

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측정 기록장

설정을 변경하고 예측을 테스트한 다음 결과를 저장하세요. 스냅샷은 최대 12개까지 보관됩니다.

이 실험 소개

한 원소가 3차원 공유 결합 네트워크, 층상 시트 또는 닫힌 케이지를 어떻게 형성하는지 살펴보세요. 원자를 선택해 표시된 이웃 원자 수를 세고, 국소 결합과 벌크 구조를 구분하세요.

학습 목표

  • 탄소의 3배위와 4배위를 비교하세요.
  • 흑연 층 내부의 공유 결합과 이 모델에서 공유 결합으로 연결된 층간 결합이 없음을 확인하세요.
  • 벌크 배위수와 조각 경계에서 빠진 결합을 구분하세요.

사용 방법

  1. 1다이아몬드 내부 원자를 선택하고 공유 결합 이웃 원자 4개를 세세요.
  2. 2흑연으로 전환하고 적층 구조를 회전하여 AB 층의 어긋남을 살펴보세요.
  3. 3각 층 내부의 공유 결합을 바꾸지 않고 층을 분리하세요.
  4. 4풀러렌 케이지를 살펴보고 케이지를 이루는 모든 원자가 세 개의 이웃 원자를 갖는지 확인하세요.

모델

다이아몬드의 관습 단위 셀에는 탄소 원자 8개가 있습니다.
그래핀 원시 면적당 탄소 원자 두 개가 층간 거리 c만큼 떨어져 있습니다.

가정

  • 이상적인 다이아몬드와 시트의 C-C 거리는 각각 1.54옹스트롬과 1.42옹스트롬입니다. 벌크 밀도는 이와 같이 반올림된 기하학적 입력값을 따릅니다.
  • 유한 조각은 경계 배위가 불완전하며 수소로 종결되지 않습니다. 흑연의 층간 간격은 고정되어 있고 층간 힘은 계산하지 않습니다.
  • C60 케이지는 규칙적인 절단 정이십면체입니다. 실제 풀러렌에는 서로 다른 결합 길이가 있지만, 이 모델에서는 모든 모서리 길이를 동일하게 사용합니다. 여기서는 단일 시트나 고립 분자에 대해 정의된 벌크 밀도가 없습니다.

수업에서 해 보기

  1. Q1노출된 가장자리 원자는 왜 벌크 배위수보다 이웃 원자 수가 적나요?
  2. Q2면내 공유 결합 네트워크를 끊지 않고 흑연 층을 분리할 수 있는 이유는 무엇인가요?

자주 묻는 질문

이 모델은 전기 전도도와 경도 중 무엇을 예측하나요?

아니요. 기하학적 결합 네트워크를 보여 줍니다. 전자 수송, 격자 동역학 및 거시적인 기계적 파괴는 계산하지 않습니다.

흑연의 층간 간격을 넓히면 모델의 벌크 밀도가 왜 감소하나요?

같은 질량이 더 큰 반복 단위 셀 부피를 차지하기 때문입니다. 면내 결합의 수와 길이는 변하지 않습니다.