Le forme allotropiche del carbonio
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Chimica e vita Le forme allotropiche del carbonio La facilità con cui gli strati possono scorrere l’uno sull’altro spiega le proprietà lubrificanti della grafite, impiegata negli oli per motore. Per lo stesso motivo si utilizza la grafite, miscelata con alcune argille, per preparare le mine delle matite; il segno che esse lasciano sul foglio di carta è costituito proprio da quei pochi strati di grafite che, a seguito della pressione esercitata con la mano, si sono trasferiti dalla mina al foglio. La grafite, pur non essendo un metallo, è un discreto conduttore di elettricità. All’interno di ciascuna maglia esagonale, infatti, restano sei elettroni non localizzati fra coppie La scala di Mohs è una scala empirica per valutare qualitativamente la durezza di un cristallo. Durezza Le condizioni in cui un cristallo si forma non determinano solamente la sua forma esteriore, ma possono determinare anche una diversa struttura del suo reticolo. Molti elementi e composti, infatti, possono cristallizzare in modi diversi a seconda delle condizioni in cui avviene il processo di cristallizzazione. Le sostanze che presentano questa proprietà sono dette polimorfe. Il carbonato di calcio, CaCO3, per esempio, è un composto che può cristallizzare in forma di romboedri, e origina la calcite, oppure in forma di prismi rombici caratteristici dell’aragonite. Quando la sostanza polimorfa è un elemento, diciamo che essa presenta più forme allotropiche. Il termine allotropo si estende anche agli elementi liquidi e gassosi. Possiamo dire, per esempio, che l’ozono, la cui formula è O3, è un allotropo dell’ossigeno molecolare, O2. Il carbonio presenta in natura due forme allotropiche: la grafite, con reticolo esagonale, e il diamante, caratterizzato da un reticolo cubico. Nella grafite, gli atomi di carbonio generano strati a struttura esagonale, simile a quella delle celle delle api. Queste lamine di atomi di carbonio sono sovrapposte e unite tra loro da deboli forze di Van der Waals. Minerale di riferimento Test comune per i minerali 1 talco Si scalfiscono con l’unghia. 2 gesso 3 calcite 4 fluorite 5 apatite 6 ortoclasio 7 quarzo 8 topazio 9 corindone 10 diamante teneri semiduri Si scalfiscono con una lama d’acciaio, ma non incidono il vetro. Scalfiscono il vetro. duri Scalfiscono sia il vetro sia l’acciaio (rubini, zaffiri, smeraldi). atomi di carbonio struttura del diamante struttura della grafite Grafite e diamante sono due forme allotropiche del carbonio. Copyright © 2010 Zanichelli Editore SpA, Bologna Questo file è una estensione online dei corsi di chimica di Valitutti, Tifi, Gentile specifiche di atomi, che sono pertanto liberi di muoversi su tutto il piano. Se la grafite può essere usata per scrivere sulla carta, il diamante è adatto per segnare il vetro. La sua durezza gli consente di scalfire qualsiasi superficie, compreso lo zircone, lo smeraldo e altre pietre dure. La durezza è la resistenza che un cristallo oppone alla scalfittura e può essere valutata facendo riferimento alla scala di Mohs. Il tetraedro è un solido che si può ricavare da un cubo congiungendo fra loro due vertici non consecutivi. Modello della struttura cristallina esagonale compatta del fullerene. Essa è una scala empirica che assume come riferimento la durezza di dieci composti cristallini numerati progressivamente da 1 a 10; ciascuno di essi è in grado di scalfire quello che lo precede ma è scalfito da quello che lo segue. Nel diamante ogni carbonio è legato ad altri quattro atomi di carbonio disposti ai vertici di un tetraedro. Il diamante non conduce la corrente elettrica, ma è un ottimo conduttore di calore. I diamanti sembrano freddi al tatto proprio perché, conducendo bene il calore, lo allontanano dalle nostre dita quando li tocchiamo. Sfruttando Copyright © 2010 Zanichelli Editore SpA, Bologna Questo file è una estensione online dei corsi di chimica di Valitutti, Tifi, Gentile questa particolarità, gli esperti riescono a distinguere un diamante vero da uno falso: sulla lingua, infatti, il diamante vero si sente freddo come un metallo. I fullereni, di cui abbiamo già parlato nel capitolo precedente, sono un’altra forma allotropica del carbonio. Il fullerene più stabile è costituito da molecole sferiche, di formula C60, che, per effetto delle forze di Van der Waals, possono riunirsi in cristalli di color senape. Essi hanno struttura esagonale compatta e si sciolgono in benzene, producendo una soluzione di colore rosso-magenta.
