В кристаллическом азоте электроны ведут себя почти так же, как в свободной молекуле азота. В кристаллах NaCl электроны движутся вокруг ионов натрия и ионов хлора приблизительно по тем же орбитам, по которым они двигались бы, если ионы Na⁺ и С₁ были бы совершенно изолированы. В кристаллах углерода дело обстоит совсем по-другому.

В случае изолированного атома углерода электроны движутся вокруг атома по существу так же, как в любом другом свободном атоме. Но когда атомы углерода сближаются и происходит взаимообмен электронами, то эти обобществленные электроны движутся по совершенно различным орбитам. Все четыре внешних электрона становятся общими для данного атома и соответственно для других атомов. Движение каждого из четырех электронов согласуется с движением еще одного электрона каждого из четырех других атомов.

Это весьма активное «сотрудничество» между двумя соседними атомами приводит к образованию связи, в которой два электрона «курсируют» между двумя атомами, вращаясь, кроме того, вокруг каждого из них. В этом случае электроны ведут себя иначе, чем в свободном изолированном атоме. Их поведение во многом совпадает с поведением тех немногих электронов, которые участвуют в образовании связи между атомами в молекулах азота и кислорода. В случае углерода все четыре электрона образуют четыре связи с четырьмя другими атомами, каждый из которых связан с другими атомами углерода, и т. д. Каждый атом углерода окружен, таким образом, четырьмя другими атомами, образующими тетраэдр. Комбинация таких групп приводит к кристаллической структуре алмаза.

Необходимо отметить, что благодаря этому замечательному свойству углерода — без конца присоединять атомы одного сорта — он составляет основу гигантских молекул, характерных для органических материалов и для строения тканей живых организмов. Связи внутри каждой углеродной пары очень сильные, и даже такие длинные молекулы, как гены в хромосомах, нелегко распадаются при нормальных биологических условиях.

Комментарии запрещены.