Dans cet article, différentes propriétés de la «structure du graphite», telles que les propriétés structurelles, les caractéristiques et les utilisations avec certains sujets pertinents, sont abordées ci-dessous.
Le graphite est également connu sous le nom de plomb ou plomb noir et c'est un minéral composé de carbone. Il a une structure en couches bidimensionnelle ayant des anneaux de six atomes de carbone. Le graphite cristallise dans des systèmes hexagonaux. Il est relativement doux et de couleur gris noir.
Concentrons-nous sur les sujets suivants liés à la structure du graphite.
Quelle est la structure du graphite ?
Le graphite est fondamentalement l'un des allotropes les plus stables du carbone. C'est un bon conducteur d'électricité et de chaleur ayant une densité de 2.09 à 2.23 g/cm3 avec une grande structure covalente dans laquelle chaque atome de carbone est joint à trois atomes de carbone voisins.
Dans le graphite, chacun des atomes de carbone est sp2hybride qui forme une structure semblable à une couche avec l'arrangement de l'arrangement hexagonal des atomes de carbone. Ces couches sont faiblement liées les unes aux autres. En raison de la présence de la faible force entre les couches, elles glissent très facilement.
Le carbone a quatre électrons de valence et un atome de carbone est lié à trois autres atomes de carbone, il reste donc un électron de valence et cet électron de valence est délocalisé dans la structure.
Crédit image: Wikimedia Commons.
Comment dessiner la structure de Lewis en graphite?
À connaître les lewis structure de toute molécule, les atomes constitutifs de cette molécule doivent d'abord être déterminés. La structure Lewis réelle du graphite est très complexe en raison de sa structure en couches.
Le graphite est composé uniquement d'atomes de carbone dans lesquels un atome de carbone est lié à trois autres atomes de carbone. Ainsi, l'un des quatre électrons de cantonnière est laissé comme paire d'électrons non liés. Au total, 3 * 2 = 6 électrons de chacun des atomes de carbone sont impliqués dans la liaison des paires d'électrons.
Charge formelle de la structure de Lewis en graphite
À connaître la charge formelle de toute molécule, la détermination de la structure est tout à fait obligatoire. Mais la structure du graphite est très complexe car elle a la structure en couches. Ainsi, pour simplifier la détermination de structure de lewis nous n'avons sélectionné qu'un seul fragment de graphite contenant trois atomes de carbone.
- Charge formelle = nombre total d'électrons de cantonnière - nombre d'électrons restant non liés - (nombre d'électrons impliqués dans la formation de la liaison/2)
- Charge formelle de l'atome de carbone central = 4 – 1 – (4/2) = 1
Ainsi, un électron reste sous forme d'électrons non liés et il se délocalise sur la structure.
Angle de structure de Lewis en graphite
L'angle indique essentiellement l'angle entre deux liaisons reliées par l'atome central. L'angle de liaison dépend de l'hybridation de l'atome central de toute molécule plus que des facteurs de répulsion présents dans cette molécule particulière.
Ces facteurs de répulsion sont -
- Répulsion paire isolée-paire isolée
- Paire isolée - répulsion de paires de liaisons
- Répulsion de paire de liaison-paire de liaison.
L'hybridation est le facteur principal pour déterminer l'angle de liaison.
| Hybridation de l'atome central | Angle de liaison |
| sp | 1800 |
| sp2 | 1200 |
| sp3 | 109.50 |
| sp3d2 | 900 |
Dans le graphite, une orbitale s et deux p sont impliquées dans sp2hybridation. D'après le tableau ci-dessus, il est montré que l'angle de liaison sera de 1200 et les longueurs de liaison sont de 1.421 A0.
Règle d'octet de structure de Lewis graphite
La règle de l'octet est l'une des règles les plus importantes de la chimie inorganique dans laquelle il est indiqué que tout atome doit avoir une configuration électronique qui ressemble à la configuration électronique du gaz noble le plus proche dans le tableau périodique.
D'un certain point de vue, le graphite n'obéit pas à la règle de l'octet. Ainsi, il ne devrait pas être stable. Mais expérimentalement, il est démontré que la stabilité du graphite est très élevée. Parce que l'électron supplémentaire ou non lié dans la structure du graphite est délocalisé sur tous les atomes de carbone.
Par conséquent, le graphite est stable bien qu'il ne satisfasse pas à la règle de l'octet.
Nous représentons essentiellement l'électron délocalisé comme la double liaison et écrivons la structure avec une double liaison alternative. Mais à mesure que cette double liaison tourne, toutes les longueurs de liaison deviennent égales.
Paires isolées de structure de Lewis en graphite
Le graphite n'a pas de paire d'électrons isolée. Les paires isolées sont les types d'électrons de valence qui ne sont impliqués dans aucune formation de liaison.
Le carbone a au total quatre électrons dans sa coquille la plus externe. Parmi les quatre électrons, trois électrons sont impliqués dans la formation de liaisons trois sigma. L'électron qui reste ne peut pas être compté comme des paires isolées ou des électrons non liés car cet électron forme une liaison pi avec l'autre atome de carbone. Cette liaison pi ou électron gauche est délocalisée sur toute la structure et aide le graphite à conduire la chaleur et l'électricité.
Solubilité du graphite
Le graphite est l'une des meilleures sources de carbone mais il est insoluble dans la plupart des solvants organiques et inorganiques. Si nous soniquons le graphite pendant une longue période, il peut être soluble dispersé dans certains solvants organiques avec une quantité appropriée d'additifs.
Mais ce processus (sonication longue durée) crée des défauts et des fissures dans la structure du graphite. De plus, le graphite à l'état solide n'est pas soluble dans la plupart des solvants polaires ou non polaires. Mais il peut être soluble dans le nickel fondu et l'acide chlorosulfurique. Le graphite solide peut être mis en suspension par un émulsifiant dans l'huile ou dans l'eau.
Le graphite est-il un électrolyte puissant ?
Les électrolytes forts peuvent être définis comme les substances qui peuvent être dissociées en leurs ions constitutifs après dissolution dans l'eau.
Le graphite ne peut pas être dissous dans l'eau en raison de sa structure. Ainsi, il ne peut pas s'agir d'un électrolyte car il ne peut pas être séparé en ions. Mais il peut conduire l'électricité grâce aux électrons isolés qui sont délocalisés sur toute la structure du graphite.
Le graphite est-il acide ou basique ?
Si le graphite est traité avec des oxydants et des acides forts, l'oxyde de graphite peut être obtenu comme produit qui était autrefois connu sous le nom d'oxyde graphitique ou d'acide graphitique.
Dans la structure de l'oxyde de graphite, le rapport entre le carbone et l'oxygène se situe entre 2.1 et 2.9. Dans ce composé, la structure en couches du graphite est conservée mais avec un espacement beaucoup plus grand et irrégulier. Il montre la propriété acide.
Le graphite est-il polaire ou non polaire ?
La polarité de toute structure moléculaire dépend des deux facteurs suivants -
- Différence d'électronégativité entre les atomes
- Orientation des obligations.
Le graphite est composé uniquement d'atomes de carbone. Ainsi, l'électronégativité de tous les atomes constitutifs est égale et aucune différence d'électronégativité n'est observée dans la structure du graphite.
Pour cette raison, le graphite ne montre aucun moment dipolaire. C'est donc une molécule non polaire.
Le graphite est-il magnétique ?
Le graphite n'est pas un composant magnétique. Le composant magnétique peut être classé dans les sections suivantes-
- Paramagnétique
- Diamagnétique
- Ferromagnétique
- ferrimagnétique
Chaque atome de carbone six électrons (1s22s22p2). Trois de ces six électrons présentent une direction de spin vers le haut et six autres électrons présentent une direction de spin vers le bas qui sont annulées par la direction de spin vers le haut. Ainsi, il ne montre aucun magnétisme et est repoussé par le champ magnétique externe.
Mais si le graphène est tordu ou empilé, une forme rare de magnétisme peut être développée.
Le graphite est-il métallique ou non métallique ?
Le graphite est l'un des allotropes du carbone. C'est donc une substance non métallique. Il a une structure en couches liées par covalence.
Mais l'une des caractéristiques les plus importantes du métal est de conduire l'électricité et la chaleur. Le graphite peut également conduire la chaleur et l'électricité en raison de l'électron délocalisé. La principale différence avec le métal est que les électrons libres sont également présents dans les métaux et qu'ils sont délocalisés dans toute la structure. Mais les électrons libres d'une couche sont délocalisés sur une couche de structure de graphite et non sur l'autre couche.
Le graphite est-il cassant ?
Le graphite est naturellement un composé très fragile en raison de sa structure.
Dans le graphite, un atome de carbone est lié à trois autres atomes de carbone par trois liaisons covalentes dans un « réseau de couches » bidimensionnel. Les couches individuelles sont fortes en raison de la présence de trois liaisons covalentes fortes, mais les couches de graphite peuvent être séparées en appliquant la moindre perturbation car les couches sont reliées les unes aux autres par la faible force de Van der Waals.
Ainsi, le graphite est une substance molle et cassante.
Le graphite est-il cristallin ou amorphe ?
Le graphite est un allotrope cristallin du carbone comme le diamant.
Les composés cristallins sont ceux dans lesquels de nombreux atomes (plus de 1000 atomes) sont liés selon un motif répétitif. Dans le graphite, un modèle structurel particulier est également suivi. Une couche repose sur une autre couche et est attachée avec la force Weal Van der Waals. Dans un fragment de graphite, un carbone est lié à ses trois atomes de carbone voisins par trois liaisons covalentes fortes.
Le graphite est-il plus léger que l'acier ?
Les tiges en graphite sont beaucoup plus légères que l'acier et plus chères également. Les tiges en acier sont plus lourdes que le graphite.
L'une des principales raisons pour lesquelles l'acier est lourd est qu'il s'agit d'un alliage de carbone et de fer. Ainsi, une substance métallique est présente dans l'acier. Mais le graphite n'est que l'allotrope du carbone. Ainsi, il est plus léger que l'acier en raison de l'absence de toute substance métallique.
Le graphite est-il radioactif ?
Le graphite normal est beaucoup moins radioactif. Car pour un gramme de carbone il y a un pico gramme (10- 12) quantité de carbone est radioactif (carbone 14). Cette 14C est radioactif car il émet des rayons bêta pour devenir 14N.
Utilisations du graphite
Le graphite a différentes utilisations dans l'industrie comme-
- Matériel d'écriture - Les crayons sont en graphite.
- Comme lubrifiants
- Réfractaire
- Réacteurs nucléaires
- Piles et batteries
- Feuilles de graphène
- Parements de fonderie
- Les garnitures de frein
Le graphite contient une structure en couches et est l'un des allotropes de carbone les plus stables. Cette substance non métallique peut conduire l'électricité grâce à ses électrons libres délocalisés. C'est un composé mou et cassant avec de nombreuses utilisations dans l'industrie.
En savoir plus sur la structure et les caractéristiques suivantes
Bonjour,
Je suis Aditi Ray, une PME de chimie sur cette plateforme. J'ai obtenu un diplôme en chimie de l'Université de Calcutta et un diplôme post-diplôme de l'Université Techno India avec une spécialisation en chimie inorganique. Je suis très heureux de faire partie de la famille Lambdageeks et j'aimerais expliquer le sujet de manière simpliste.
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