удут при этом ослабевать, легкость же отдачи электронов — возрастать. Действительно, уже у германия проявляются металлические свойства, а у олова и свинца они преобладают над неметаллическими. Таким образом, только первые два члена описываемой группы являются неметаллами, германий причисляют и к металлам, и к неметаллам, олово и свинец—металлы.

Для элементов рассматриваемой группы характерны степени окисленности +2 и +4. Соединения углерода и кремния, в которых степень окнсленности этих элементов равна -j-2, немногочисленны и сравнительно мало стойки.

Некоторые свойства элементов главной подгруппы четвертой группы и образуемых ими простых веществ охарактеризованы в табл. 28.

УГЛЕРОД (CARBONEUM)

152. Углерод в природе. Углерод находится в природе как в

свободном состоянии, так и в виде многочисленных соединений.

Свободный углерод встречается в виде алмаза и графита. Алмазы

образуют отдельные кристаллы или небольшого размера сростки,

масса которых обычно колеблется от тысячных до десятых долей

грамма. Самый большой из найденных алмазов весил 621,2 г. Кри-

сталлы нередко имеют окраску, обусловленную примесями. Круп-

нейшие месторождения алмазов имеются в Африке (Заир, ЮАР),

в Бразилии, в Индии.

Наиболее крупные месторождения графита образовались в результате воздействия высоких температур и давления на каменные угли. Залежи графита имеются в различных районах СССР.

Уголь, тоже состоящий из углерода, получается искусственным путем. Однако в природе есть вещества, близкие по своему составу к углю. Таковы различные виды ископаемого угля, образующие во многих местах земного шара мощные отложения. Некоторые из ископаемых углей содержат до 99 % углерода.

Соединения углерода очень распространены. Кроме ископаемого угля, в недрах Земли находятся большие скопления нефти, представляющей сложную смесь различных углеродсодержащих соединений, преимущественно углеводородов. В земной коре встречаются в огромных количествах соли угольной кислоты, особенно карбонат кальция. В воздухе всегда имеется диоксид углерода. Наконец, растительные и животные организмы состоят из веществ, в образовании которых главное участие принимает углерод. Таким образом, этот элемент — один из распространенных на Земле, хотя общее его содержание в земной коре составляет всего около 0,1 % (масс.).

По многочисленности и разнообразию своих соединений углерод занимает среди других элементов совершенно особое положение. Число изученных соединений углерода оценивают в настоящее время примерно в два миллиона, тогда как соединения всех остальных элементов, вместе взятые, исчисляются лишь сотнями тысяч.

Многообразие соединений углерода объясняется способностью его атомов связываться между собой с образованием длинных цепей или колец (см. § 162).

153. Аллотропия углерода. В свободном состоянии углерод из-

вестен в виде алмаза, кристаллизующегося в кубической системе,

и графита, принадлежащего к гексагональной системе. Такие фор-

Рис. 117. Структура алмаза.

Стрелки показывают связи между атомами в тетраэдрах.

мы его, как древесный уголь, кокс, сажа, имеют неупорядоченную структуру. Синтетически получены карбин и полику-мулен—разновидности углерода, состоящие из линейных цепных полимеров типа

С==С—Cs=C или ... = С = С =

=С=:"'. Карбин обладает полупроводниковыми свойствами. При сильном нагревании без доступа воздуха он превращается в графит.

Алмаз — бесцветное, прозрачное вещество, чрезвычайно сильно преломляющее лучи света. Он кристаллизуется в кубической гра-нецептрированнон решетке. При этом одна половина атомов располагается в вершинах и центрах граней одного куба, а другая — в вершинах н центрах граней другого куба, смещенного относительно первого в направлении его пространственной диагонали. Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии 5,о3-гибридизации и образуют трехмерную тетраэдрическую сетку, в которой они связаны друг с другом ковалептными связями *. Расстояние между атомами в тетраэдрах равно 0,154 нм. Структура алмаза показана гга рис. 117.

Из всех простых веществ алмаз имеет максимальное число атомов, приходящихся на единицу объема, — атомы углерода «упакованы» в алмазе очень плотно. С этим, а также с большой прочностью связи в углеродных тетраэдрах связано то, что по твердости алмаз превосходит все известные вещества. Поэтому его широко применяют в промышленности; почти 80 % добываемых алмазов используются для технических целей. Его используют для обработки различных твердых материалов, для бурения горных пород. Будучи весьма твердым, алмаз в то же время хрупок. Получающийся при измельчении алмаза порошок служит для шлифовки драгоценных камней и самих алмазов. Должным образом отшлифованные прозрачные алмазы называются бриллиантами.

Ввиду большой ценности алмазов было предпринято много по-

пыток получить их искусственным путем из графита. Однако дол-

гое время эти попытки кончались неудачей. Только в 1955 г., при-

менив очень высокое давление (порядка 1010 Па) и длительны