Ejercicio 1.b - Formes al·lotròpiques del carboni · Química General I Inorgànica UB 2010

b. Expliqueu les característiques estructurals i les propietats físiques de dues formes al·lotròpiques del carboni. Indiqueu clarament l'estat d'hibridació i la tipologia d'enllaç present als àtoms de carboni en cadascuna.

Solución: Dues de les formes al·lotròpiques més representatives del carboni són el diamant i el grafit: • Diamant: Cadascun dels àtoms de carboni presenta hibridació $sp^3$, formant quatre enllaços covalents simples C-C tipus $\sigma$ orientats cap als vèrtexs d'un tetraedre regular. Aquesta xarxa tridimensional infinita confereix al diamant una gran duresa (màxima a l'escala de Mohs, 10), un punt de fusió extremadament alt i caràcter aïllant elèctric (no té electrons mòbils). • Grafit: Els carbonis presenten hibridació $sp^2$, unint-se mitjançant enllaços covalents $\sigma$ a tres carbonis veïns formant capes planes hexagonals. L'orbital $p$ sense hibridar de cada àtom s'encavalca lateralment formant un sistema deslocalitzat d'enllaços $\pi$ a tot el pla. Entre capa i capa actuen forces febles de dispersió de Van der Waals. Per aquest motiu, el grafit és tou, exfoliable (lubricant sòlid) i un excel·lent conductor de l'electricitat en la direcció dels plans.