Физические свойства

Карбин – мелкокристаллический порошок серого цвета, ρ = 2 г/см³; полупроводник. Его кристаллы состоят из линейных цепочек углеродных атомов, соединенных чередующимися тройными и одинарными связями, или двойными связями, углерод находится в состоянии sp-гибридизации.

По твердости карбин превосходит графит, но значительно уступает алмазу. Обладает полупроводниковыми свойствами, образуется при возгонке графита без доступа воздуха при температуре 2000 °С и низком давлении.

Фуллерен. Искусственно полученная модификация углерода, состоящая из молекул C₆₀, C₇₀, …. C₁₀₂₀. Эти молекулы составлены из атомов углерода, объединенных в пяти и шести угольники с общими ребрами, получены в 1985 г. За открытие фуллеренов Крото (Великобритания), Смолли и Керл (США) в 1996 г. получили Нобелевскую премию по химии. Молекула С₆₀ напоминает футбольный мяч, она состоит из 12 пятиугольников и 20 шестиугольников, каждый атом углерода в молекуле, как в графите, связан с тремя другими атомами.

Получают фуллерены испарением графита в атмосфере гелия под действием мощного лазерного излучения или при пропускании гелия через электрическую дугу между графитовыми электродами. Это черные вещества с металлическим блеском, обладающие свойствами полупроводников. При давлении порядка 2·10⁵ атм и комнатной температуре фуллерен превращается в алмаз. При обычном давлении существует до 1800 °С. В 1992 г. фуллерен обнаружен в природе в минерале шунгите (аморфном углероде).

Существует еще аморфный углерод –  сажа, стеклоуглерод. В них атомы углерода находятся в различных гибридных состояниях. Стеклоуглерод – уникальный материал с высокой механической прочностью, электропроводностью, устойчивостью к агрессивным средам.

При нормальных условиях термодинамически устойчив только графит, при атмосферном давлении и температуре выше 1000 °С алмаз начинает переходить в графит, выше 2000 °С превращение происходит за секунды. Жидкий углерод существует только при определенном внешнем давлении. Переход графита в алмаз происходит при 2800 °С и давлении 11–12 ГПа.