Diamant vs grafit: Rozdíl a srovnání

Abstraktně existují tři allotropy čistého uhlíku: diamant, grafit a fullereny. V důsledku toho jsou grafit a diamant dvě nejvýznamnější krystalické formy uhlíku.

Kromě toho jsou chemické vlastnosti obou sloučenin stejné a vzhledově se jedná o saze nebo saze. 

Key Takeaways

1. Diamant je nejtvrdší známá látka na Zemi s Mohsovou stupnicí tvrdosti 10.
2. Grafit je dobrý vodič elektřiny a je široce používán v bateriích, mazivech a elektrodách.
3. Molekulární struktura diamantu je čtyřstěnná, zatímco struktura grafitu je vrstvená a rovinná.

Diamant vs grafit

Rozdíl mezi diamantem a grafitem je ten, že diamant má krystalickou mřížku, kde jsou atomy uhlíku v krystalu uspořádány v trojrozměrné symetrii. Mezitím má grafit vrstvenou strukturu, kde jsou kruhy šesti atomů uhlíku uspořádány v odsazené vodorovné fólii. Diamant je navíc tvrdá látka, zatímco grafit je měkký.

Diamant je pevná krystalická forma prvku uhlíku v přírodě. Čtyři atomy uhlíku jsou kovalentně vázané v diamantové struktuře, takže je poměrně velká.

Kvůli kovalentní vazbě je k oddělení atomů od sebe potřeba hodně energie. A z tohoto důvodu je diamant široce známý jako jeden z nejtvrdších materiálů v přírodě. 

Mezitím je grafit vrstveným alotropem čistého uhlíku. Většinou se vyskytuje jako šedý krystalický minerál, který se vyskytuje v některých horninách.

Mezi každým uhlíkem se vytvoří sigma vazba atom v grafitu. Protože je grafit tímto způsobem spojen, je měkký a snadno se zlomí. 

Srovnávací tabulka

Srovnávací parametry	diamant	Grafit
Definice	V přírodě je diamant pevnou, bezbarvou a čirou krystalickou formou uhlíku.	Grafit je alotrop čistého uhlíku, který se většinou nachází mezi horninami. V přírodě je považován za minerál.
Struktura	Struktura diamantu je krystalická mřížka. Je to trojrozměrný krystal, ve kterém jsou atomy uhlíku uspořádány symetricky.	Struktura grafitu je vrstvená, kde jsou atomy uhlíku vzájemně vázány sigma vazbami.
Křížení	V diamantu jsou celkem čtyři atomy uhlíku, které jsou hybridizovány sp3 a všechny jsou spolu spojeny sigma vazbami.	Zde je v grafitu každý atom vázán hybridizací sp2 a sigma vazba hraje hlavní roli vazbou atomů dohromady. Zatímco nepárový atom tvoří pí vazbu.
Geometrická struktura	Díky čtyřem vázaným uhlíkovým elektronům má diamant čtyřstěnnou strukturu.	Díky třem vázaným uhlíkovým elektronům má grafit strukturu rovinné geometrie.
použití	Používá se jako materiál při výrobě šperků a vrtání.	Používá se jako suché články, elektrický oblouk, mazivo a tužky.

co je diamant?

Diamant, přirozeně existující nejtvrdší prvek, je allotropem prvku uhlíku. Čtyři atomy uhlíku jsou kovalentně vázány k jednomu atomu prostřednictvím sigma vazeb, což z něj činí velmi složitou látku.

V diamantech je oddělení atomů od sebe extrémně obtížné kvůli kovalentní vazbě. Skutečnost, že diamanty jsou jedním z nejtvrdších přírodních materiálů, tedy instinktivně přispívá k jejich pověsti.

Nejstarší diamanty, které kdy byly objeveny, byly v Indii ve čtvrtém století. A brzy poté byla většina těchto drahokamů exportována do různých zemí, což vedlo k velkému poutu mezi Indií a jinými národy.

Mezitím je vazba mezi čtyřmi uhlíky sp3 hybridizace. Protože diamanty mají čtyři elektrony spojené dohromady s jedním atomem, mají čtyřstěnnou strukturu.

Diamant je krystalová mřížka tvořená symetricky uspořádanými atomy uhlíku v trojrozměrné struktuře. 

Kromě toho má diamant působivý účinek sloučení fyzikálních, chemických a mechanických vlastností, mezi něž patří tvrdost, nízký koeficient tření, tepelná vodivost, elektrický odpor, nízký koeficient tepelné roztažnosti a pevnost, materiál by měl být také chemicky odolný, biokompatibilní a měl by odrážet ultrafialové a infračervené záření.

Pro svou odolnost a lesk jsou diamanty široce používány ve šperkařství. Kromě toho se pro svou tvrdost používají i k řezání, broušení nebo vrtání jiných materiálů. 

Co je grafit?

Mezitím je grafit vrstveným alotropem čistého uhlíku. Primárně se vyskytuje jako šedý krystalický minerál v některých horninách. Sigma vazba váže tři atomy uhlíku k sobě navzájem v grafitu.

Protože je grafit tímto způsobem spojen, je měkký a snadno se zlomí.

Jednoduše řečeno, kvůli van der Waalsovy síly se kovalentní vazby snadno rozbijí a nakonec se z grafitu stane měkký materiál. 

Grafit se skládá ze čtyř atomů uhlíku, které jsou hybridizací sp2, z nichž každý je vázán ke třem zbylým prostřednictvím sigma vazeb. Mezitím lichý atom tvoří a pí bond.

Historie grafitu sahá do Cumbrie v severní Anglii na začátku šestnáctého století. Zpočátku byl však mylně považován za uhlí, ale při zahřátí nehořelo, což nakonec vedlo k objevu grafitu.

Kromě toho je struktura planární geometrie grafitu výsledkem tří vázaných uhlíkových elektronů.

Vlastnosti grafitu zahrnují vysoký bod tání, měkký, kluzký, mastný pocit, nerozpustnost ve vodě a jiných organických látkách a lesklou, neprůhlednou, černou látku. 

Kromě toho se grafit používá v tužkách a mazivech a díky své vysoké vodivosti se používá také v elektronických výrobcích, jako jsou elektrody, baterie a solární panely.

Hlavní rozdíly mezi diamantem a grafitem

1. Diamant je přirozeně se vyskytující nejtvrdší prvek, zatímco na druhé straně grafit je také přirozeně se vyskytující minerál, ale ekonomickým grafitem se stává pouze výrobou. 
2. Diamant je nejtvrdší látka, zatímco grafit je měkký a na dotek mastný materiál. 
3. Hybridizace atomů uhlíku v diamantu je sp3, zatímco v grafitu je hybridizace atomů uhlíku sp2. 
4. Diamant je průhledná a bezbarvá látka, zatímco grafit je neprůhledný a má černou barvu. 
5. Relativní hustota a index lomu diamantu jsou vyšší než relativní hustota a index lomu grafitu.  
6. Diamant funguje jako dobrý izolátor tepla a elektřiny, zatímco grafit má dobrou vodivost pro teplo a elektřinu. 
7. Diamant má čtyři kovalentní vazby kolem jednoho atomu uhlíku, zatímco v případě grafitu má tři kovalentní vazby kolem jednoho atomu uhlíku. 

Reference

1. https://www.nature.com/articles/176051a0
2. https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:13661340

Poslední aktualizace: 11. června 2023