Номер 4, страница 164 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

4. Воспользовавшись рисунком 75, расскажите о применении графита и алмаза. В каждом случае отметьте, на каком свойстве вещества основано его использование (например, благодаря электропроводности графит используют как материал для электродов и т. д.).

$C$

Алмаз

Режущий инструмент

Наконечники буров

Ювелирные изделия

Графит

Электроды

Смазка

Стержни атомных реакторов

Литейные формы

Карандаши

Рис. 75. Применение алмаза и графита

Алмаз и графит являются аллотропными модификациями химического элемента углерода ($C$). Различия в их физических свойствах, определяющие области применения, обусловлены разным строением их кристаллических решеток. У алмаза — тетраэдрическая атомная решетка, а у графита — слоистая.

Применение алмаза:

Режущий инструмент

Алмазные диски, резцы и другие режущие инструменты используются для обработки очень твердых материалов. Это применение основано на исключительной твердости алмаза, который является эталоном твердости (10 по шкале Мооса) и способен резать любые другие вещества.

Ответ: Использование основано на исключительной твердости.

Наконечники буров

Наконечники буров, особенно используемых для бурения твердых горных пород, армируют алмазами. Как и в случае с режущими инструментами, ключевым свойством здесь является высочайшая твердость алмаза, позволяющая ему эффективно разрушать породу.

Ответ: Использование основано на исключительной твердости.

Ювелирные изделия

Алмазы, особенно после огранки (когда они называются бриллиантами), высоко ценятся в ювелирном деле. Это обусловлено их уникальными оптическими свойствами: высоким показателем преломления света и сильной дисперсией (способностью разлагать белый свет на составляющие цвета), что создает характерный блеск и «игру света». Кроме того, их высокая твердость обеспечивает долговечность и устойчивость к царапинам.

Ответ: Использование основано на высоком показателе преломления и сильной дисперсии света (что создает блеск и игру цвета), а также на высокой твердости.

Применение графита:

Электроды

Графит используется для изготовления электродов (например, в электродуговых печах или для электролиза) благодаря двум ключевым свойствам. Во-первых, он обладает хорошей электропроводностью, что позволяет пропускать через него электрический ток. Во-вторых, он очень тугоплавок (температура сублимации около $3650 ^\circ C$), что позволяет ему выдерживать экстремально высокие температуры без разрушения.

Ответ: Использование основано на электропроводности и тугоплавкости.

Смазка

Применение графита в качестве твердой смазки обусловлено его слоистой структурой. Кристаллическая решетка графита состоит из плоских слоев атомов углерода. Связи внутри слоев очень прочные, а между слоями — слабые. Благодаря этому слои могут легко скользить друг относительно друга, что обеспечивает низкий коэффициент трения. Это свойство сохраняется и при высоких температурах.

Ответ: Использование основано на слоистом строении кристаллической решетки, обеспечивающем легкое скольжение слоев.

Стержни атомных реакторов

В ядерных реакторах графит используется в качестве замедлителя нейтронов. Атомы углерода в графите эффективно замедляют быстрые нейтроны, образующиеся в результате ядерного деления, до тепловых энергий, при которых они с большей вероятностью вызывают новые деления ядер. Важными свойствами для этого применения являются также его высокая радиационная стойкость и тугоплавкость.

Ответ: Использование основано на способности замедлять нейтроны и высокой термостойкости.

Литейные формы

Графит применяется для создания литейных форм и тиглей для плавки металлов. Это возможно благодаря его чрезвычайно высокой температуре плавления (сублимации) — он остается твердым при температурах, при которых большинство металлов уже расплавлены. Кроме того, графит химически инертен и не вступает в реакцию с расплавленными металлами.

Ответ: Использование основано на тугоплавкости и химической инертности.

Карандаши

Стержень простого карандаша состоит из смеси графита с глиной. Когда мы пишем или рисуем, частички графита легко отделяются от стержня и остаются на бумаге. Это происходит благодаря той же слоистой структуре, что и в случае со смазкой: слабые связи между слоями позволяют им легко отслаиваться. Твердость карандаша регулируется соотношением графита и глины.

Ответ: Использование основано на слоистом строении и невысокой твердости, что позволяет ему оставлять след на бумаге.