пластики(композиты) vs металлы(сплавы)

Aregus · Сообщение **Aregus** » Вт сен 09, 2008 15:20

Darkcat
Зачем подменяешь понятия, да, дарагой?
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0% ... 0%B8%D0%BA

sparrowson

Darkcat писал(а):
Ar-Gen-Tum писал(а):Он хоть и не пластик
Как раз пластик. Полимерная структура углерода.

Нет. Алмаз - не полимер и не схож с полимерами с точки зрения физики и химии.

Darkcat писал(а):А теперь дружно вспоминаем углеродные нанотрубки. Верх творения в полимерилизации углерода. Твердость у них выше чем даже у алмаза. Прочность на разрыв - лучше, чем у самой лучшей стали.

Это всё в лаборатории у них такие свойства, причём в микроскопических объёмах/размерах. Как они поведут себя на практике, изготовь кто из этих трубок шнурок длиной хотя бы сантиметров в 10 - пока ещё не вполне ясно.

Хороший пример - фуллерены. Когда полые сферические молекулы были предсказаны, ожидалось, что состоящие из них вещества окажутся неким промежуточным явлением между жидкостью и газом - имея близкую к газам плотность, будут в то же время вести себя как жидкости, собираясь в шары (а-ля невесомость) и принимая форму сосудов, в которых находятся. А на практике же... полученные в осязаемых количествах фуллерены оказались унылыми чёрными порошками, с виду смахивающими на сажу.

sparrowson

Darkcat писал(а):Полиме́р — высокомолекулярное соединение (алмаз это одна большая молекула),

Сам себе противоречишь. Полимер - соединение (элементов). Алмаз - углерод (элемент). А соединение и элемент - две большие разницы.

Darkcat писал(а):состоит из большого числа повторяющихся одинаковых атомных группировок (в случае алмаза это атомы углерода),

Снова противоречие. Атомы - не атомные группировки. Даже в случае алмаза.

Darkcat писал(а):соединенных между собой химическими или координационными связями в пространственные трёхмерные структуры.

Вот именно что у алмаза характер этих связей чётко определён: это объёмная сетка, где каждый атом углерода имеет ковалентную химическую связь с четырьмя другими. В полимерах же отдельные молекулы очень длинны и имеют в себе ковалентные связи, но вот связи между молекулами устанавливаются значительно более спонтанно, и никакой учёный не возьмётся досконально описать структуру полиэтилена или бакелита. В случае полимеров известны только общие принципы, обуславливающие характер взаимодействия соседних макромолекул и, как следствие, свойства полимера.

Darkcat писал(а):Графит тоже полимер, только не с пространственной, а с двумерной структурой.

Что не полимер - уже решили, а вот структура у него, вынужден тебя огорчить, пространственная. Каждый атом углерода соединён с тремя другими соседними, образуя сотовую структуру. Однако у углерода, как известно, валентных электронов четыре - четвёртый электрон каждого атома в графите болтается между слоями, что обеспечивает их притягивание (положительно заряженные сотовые сетки "проложены" облаками отрицательно заряженных электронов) и электропроводность графита. Графит замечателен тем, что в слоях связь имеет неметаллический (ковалентный) характер, а между слоями - металлический ("электронный газ").

Darkcat писал(а):Стекло - охлажденная смесь, не имеет прочных связей, если оставить лист стекла в вертикальном положении на несколько тысяч лет, то оно стечет вниз. Даже при комнатной температуре.

Стекло - аморфное вещество с как раз-таки достаточно прочными (ионными) связями. Факт стекания однозначно не доказан - есть аргументы, что более толстая нижняя часть очень старых стёкол обусловлена использовавшейся раньше технологией изготовления. Расплавленное стекло разливали по ровной поверхности и затем резали на куски, однако ровные поверхности тысячелетней и большей давности ни в какое сравнение не идут с современными ровными поверхностями. К тому же стекло нередко успевало застыть, не успев растечься слоем равномерной толщины.

Darkcat

С точки зрения физики алмаз действительно несколько не то. Но с точки зрения химии:
Полимер это смесь молекул, причем не просто молекул, а очень длинных молекул. Каждая молекула состоит из тысяч атомов ушлерода/водорода/кислорода/азота/фтора и т.п. Алмаз это одна большая молекула. Связи между атомами - химические. Графит это упорядоченная смесь чешуек, внутри каждой из которых атомы сцеплены химическими связями.

Вообще кристаллы это отдельная история, но это всетаки полимерные образования. В металлах нет химических связей между молекулами, там только межмолекулярное притяжение. По хорошему металл это тоже смесь кристалов, один и тот же металл можно отлить в аморфное или поликристалическое состояние. И это будут очень разные материалы.

з.ы. Я прекрасно знаю химию и физику, просто у меня несколько отличающееся от общепринятого мнение о структуре вещества.

VK_SPb · Сообщение **VK_SPb** » Вт сен 09, 2008 16:36

Насколько я понимаю, спор несколько о разных вещах.
sparrowson, говорит об изомерах алмаза и графита, а Darkcat о полимерах, которые образованы из последовательности изомеров.

Вот как я себе это представляю, пояснения в подписи к картинкам.

kosolapiy

помоему тут особо нельзя сравнивать с металлами, так как это разные разделы химии. можно стравнивать свойства, но молекулярное строение явно зря трогаете, ведь не обсуждается ведь структура металлов. ИМХО вполне достаточно того, что алмаз и пластик состоит из углерода, и оба можно синтезировать. в отличии от той-же стали.

Darkcat

Сталь это смесь металлов, углерода и кремния. В зависимости от состава изменяются и свойства. Пластик (типа кевлара) и алмаз состоит из конкретных молекул/атомов и так же имеет конкретные свойства. Сталь и другое металлы можно закаливать, это меняет поликристаллическую структуру и свойства (причем сильно меняет).

sparrowson

Darkcat писал(а):з.ы. Я прекрасно знаю химию и физику, просто у меня несколько отличающееся от общепринятого мнение о структуре вещества.

Респект (без шуток), тогда дело скорее в терминологии.

Если я правильно понимаю, то ты говоришь о макрообразованиях из повторяющихся кластеров или индивидуальных атомов. В случае макромолекулы алмаза это, соответственно, атомы углерода, в случае макромолекулы полимера - это кластеры мономера.

С этим не спорю, но всё же некорректно было бы называть алмаз полимером - потому что для него не существует "мономера". (Отвлечёмся на время от того, что мономеры - молекулы, а не атомы, и атом углерода не может быть мономером.) Ты можешь возразить, что мономер - это атом углерода, и теоретически алмаз можно получить, допустим, из газообразного углерода (теоретически, подчёркиваю). Однако механизмы кристаллизации и полимеризации/поликонденсации существенно отличаются.

Darkcat

Алмаз получается из любого углерода - угля, графита... Важно лишь обеспечить достаточное давление.

Мономер... Ну возьмем наш любимый полиэтилен. Мономер у него - этилен. Для превращения его в поли- надо отнять лишний водород. Или взять ацетилен, хорошенько сдавить...

У кристаллов и полимеров есть одна общая особенность - чем чище продукт, тем стабильнее свойства. Однако, добавки примесей меняют эти свойства очень сильно. В пластмассах это пластификаторы и размягчители (ослабляют межмолекулярное сцепление, пластик становится мягким), в кристаллах... Ну про полупроводники не один трактат написан.

Ar-Gen-Tum

Darkcat писал(а):Алмаз получается из любого углерода - угля, графита... Важно лишь обеспечить достаточное давление.
...

Тут попробую немного возразить.
На сколько я знаю, алмаз ни разу не удалось получить
из графита просто обеспечив давление.
В промышленных масштабах(а масштабы довольно велики)
алмазы(и ювелирного качества в том числе)
получают ростом на затравках.
Кристаллы обладают свойством расти
при определенных условиях.

kosolapiy

Darkcat писал(а):Алмаз получается из любого углерода - угля, графита... Важно лишь обеспечить достаточное давление.

и подождать несколько тысяч лет, нет?

sparrowson

Darkcat писал(а):Мономер... Ну возьмем наш любимый полиэтилен. Мономер у него - этилен. Для превращения его в поли- надо отнять лишний водород. Или взять ацетилен, хорошенько сдавить...

Нет. Это не поликонденсация. Это полимеризация, отнимать ничего не надо. Если полимеризовать ацетилен, то получится весьма химически нестойкий полимер (в силу наличия двойных углеродных связей).

С ходу вспоминаемый мной метод - полиэтилен получают, подвергая этилен высокому давлению в присутствии катализатора, а полимеризация происходит по свободнорадикальному механизму.

Смысл полимеризации алкенов (углеводородов с двойной углеродной связью, простейшим из которых является этилен) - в разрыве двойной связи между двумя углеродными атомами с образованием свободных валентных электронов у каждого из них, т.е. в превращении молекулы этилена в свободный радикал. Дальше - цепная реакция: свободный радикал соединяется с молекулой, образуя более крупный свободный радикал, и так далее - пока вместо молекулы не попадётся другой свободный радикал и не образует с первым радикалом одинарную ковалентную связь.

VK_SPb · Сообщение **VK_SPb** » Ср сен 10, 2008 00:25

....Синтезируют алмазы при температуре 1200-2000° С и давлении 1000-5000 МПа (50-60 тысяч атмосфер) из порошка графита, смешанного с порошкообразным железом, никелем, хромом....

....Ежегодно в мире синтезируется около 40 т мелкокристаллических алмазов, используемых для получения абразивных порошков. Полученные искусственным путем ювелирные алмазы значительно дороже природных..... (интернетофф.ком)

kosolapiy, про время нигде не сказанно, наверное не очень долго, если за год 40 тонн успевают наделать.

Ar-Gen-Tum

VK_SPb писал(а):....Синтезируют алмазы при температуре 1200-2000° С и давлении 1000-5000 МПа (50-60 тысяч атмосфер) из порошка графита, смешанного с порошкообразным железом, никелем, хромом....
...

(50-60 тысяч атмосфер) - это не мало.
В стволе гладкоствольного охотничьего ружья
развиваеся давление примерно 650 атм. .
Это позволяет вытолкнуть заряд массой около 30 грамм
со скоростью, превышающей скорость звука(~330 м/с).
...
А вот ссылки на технологии(кому интересно):
Технология выращивания монокристаллов алмаза

Технология производства синтетических алмазов

kosolapiy

VK_SPb писал(а):kosolapiy, про время нигде не сказанно, наверное не очень долго, если за год 40 тонн успевают наделать

да уж явно, это я махнул лиха! просто температуру не учёл!