In abstracto zijn er drie allotropen van pure koolstof: diamant, grafiet en fullerenen. Dientengevolge zijn grafiet en diamant de twee belangrijkste kristallijne vormen van koolstof.
Bovendien zijn de chemische eigenschappen van beide verbindingen hetzelfde en ziet het eruit als roet of roet.
Key Takeaways
- Diamant is de hardste bekende stof op aarde, met een Mohs-hardheidsschaal van 10.
- Grafiet is een goede geleider van elektriciteit en wordt veel gebruikt in batterijen, smeermiddelen en elektroden.
- De moleculaire structuur van een diamant is tetraëdrisch, terwijl die van grafiet gelaagd en vlak is.
Diamant versus grafiet
Het verschil tussen diamant en grafiet is dat diamant een kristallijn rooster heeft, waarbij de koolstofatomen in een driedimensionale symmetrie in het kristal zijn gerangschikt. Ondertussen heeft grafiet een gelaagde structuur, waarbij ringen van zes koolstofatomen zijn gerangschikt in een uit elkaar geplaatste horizontale plaat. Bovendien is diamant een harde substantie, terwijl grafiet zacht is.
Diamant is een vaste kristallijne vorm van het element koolstof in de natuur. Vier koolstofatomen zijn covalent gebonden in de diamantstructuur, waardoor deze vrij groot is.
Door de covalente binding is er veel energie nodig om atomen van elkaar te scheiden. En om deze reden staat diamant algemeen bekend als een van de hardste materialen in de natuur.
Ondertussen is grafiet een laaggestructureerde allotroop van pure koolstof. Het wordt meestal gevonden als een grijs kristallijn mineraal dat in sommige rotsen voorkomt.
Tussen elke koolstof wordt een sigma-binding gevormd atoom in grafiet. Omdat het grafiet op deze manier is gebonden, is het zacht en gemakkelijk te breken.
Vergelijkingstabel
| Vergelijkingsparameters | Diamond | grafiet |
|---|---|---|
| Definitie | In de natuur is een diamant een vaste, kleurloze en heldere kristallijne vorm van koolstof. | Grafiet is een allotroop van pure koolstof die meestal tussen rotsen wordt gevonden. Het wordt beschouwd als mineralen in de natuur. |
| Structuur | De structuur van diamant is een kristallijn rooster. Het is een driedimensionaal kristal waarin de koolstofatomen symmetrisch gerangschikt zijn. | De structuur van grafiet is gelaagd, waarbij koolstofatomen door sigmabindingen aan elkaar zijn gebonden. |
| Hybridisatie | Er zijn in totaal vier koolstofatomen in een diamant die sp3-gehybridiseerd zijn en allemaal aan elkaar zijn gebonden via sigma-bindingen. | Hier, in grafiet, is elk atoom gebonden door sp2-hybridisatie en speelt een sigma-binding de hoofdrol door de atomen aan elkaar te binden. Terwijl het ongepaarde atoom een pi-binding vormt. |
| Geometrische structuur | Door de vier gebonden koolstofelektronen heeft de diamant een tetraëdrische structuur. | Door drie gebonden koolstofelektronen heeft het grafiet een vlakke geometrische structuur. |
| u gebruikt | Gebruikt als materiaal bij het maken van sieraden en boren. | Gebruikt als droge cellen, elektrische boog, smeermiddel en potloodstiften. |
Wat is diamant?
Diamant, een van nature bestaand hardste element, is een allotroop van het element koolstof. Vier koolstofatomen zijn covalent gebonden aan één atoom door middel van sigmabindingen, waardoor het een zeer complexe substantie is.
In diamanten is het scheiden van atomen van elkaar buitengewoon moeilijk vanwege covalente binding. Het feit dat diamanten een van de hardste natuurlijke materialen zijn, draagt instinctief bij aan hun reputatie.
De vroegste ooit ontdekte diamanten waren in India in de vierde eeuw. En kort daarna werd een meerderheid van deze edelstenen geëxporteerd naar verschillende landen, wat resulteerde in een grote band tussen India en andere landen.
Ondertussen is de binding tussen de vier koolstofatomen van sp3-hybridisatie. Omdat diamanten vier elektronen hebben die aan één atoom zijn gebonden, hebben ze een tetraëdrische structuur.
Een diamant is een kristalrooster dat bestaat uit symmetrisch gerangschikte koolstofatomen in een driedimensionale structuur.
Verder heeft diamant een indrukwekkende uitstraling samensmelting van fysische, chemische en mechanische kenmerken, en deze omvatten hardheid, lage wrijvingscoëfficiënt, thermische geleidbaarheid, elektrische weerstand, lage thermische uitzettingscoëfficiënt en sterkte, moet het materiaal ook chemisch resistent, biocompatibel en ultraviolet en infrarood reflecteren.
Vanwege hun duurzaamheid en glans worden diamanten veel gebruikt in sieraden. Daarnaast worden ze vanwege hun hardheid ook gebruikt voor het zagen, slijpen of boren van andere materialen.
Wat is grafiet?
Ondertussen is grafiet een laaggestructureerde allotroop van pure koolstof. Het wordt voornamelijk gevonden als een grijs kristallijn mineraal in sommige rotsen. Een sigma-binding bindt drie koolstofatomen aan elkaar in grafiet.
Omdat grafiet op deze manier is gebonden, is het zacht en gemakkelijk te breken.
Simpel gezegd, vanwege busje der Waals krachten zijn de covalente bindingen gemakkelijk te verbreken, waardoor het grafiet uiteindelijk een zacht materiaal wordt.
Grafiet bestaat uit vier koolstofatomen die sp2-hybridisatie hebben, die elk via sigma-bindingen aan drie van de andere zijn gebonden. Ondertussen vormt het oneven atoom a pi-binding.
De geschiedenis van grafiet gaat terug tot Cumbria in Noord-Engeland aan het begin van de zestiende eeuw. Aanvankelijk werd het echter aangezien voor steenkool, maar toen het werd verhit, brandde het niet, wat uiteindelijk resulteerde in de ontdekking van grafiet.
Bovendien is de vlakke geometrische structuur van grafiet het resultaat van drie gebonden koolstofelektronen.
De eigenschappen van grafiet omvatten een hoog smeltpunt, zacht, glad, vettig gevoel, onoplosbaarheid in water en andere organische stoffen, en glanzende, ondoorzichtige, zwarte stof.
Bovendien wordt grafiet gebruikt in potloden en smeermiddelen, en vanwege zijn hoge geleidbaarheid wordt het ook gebruikt in elektronische producten zoals elektroden, batterijen en zonnepanelen.
Belangrijkste verschillen tussen diamant en grafiet
- Diamant is het van nature voorkomende hardste element, terwijl grafiet aan de andere kant ook een natuurlijk voorkomend mineraal is, maar alleen economisch grafiet wordt door fabricage.
- Diamant is de hardste stof, terwijl grafiet zacht en vettig aanvoelt.
- De hybridisatie van koolstofatomen in diamant is sp3, terwijl in grafiet de hybridisatie van koolstofatomen sp2 is.
- Diamant is een transparante en kleurloze substantie, terwijl grafiet ondoorzichtig en zwart van kleur is.
- De relatieve dichtheid en de brekingsindex van diamant zijn hoger dan de relatieve dichtheid en de brekingsindex van grafiet.
- Diamant fungeert als een goede isolator van warmte en elektriciteit, terwijl grafiet een goede geleidbaarheid heeft voor warmte en elektriciteit.
- Diamant heeft vier covalente bindingen rond één koolstofatoom, terwijl het in het geval van grafiet drie covalente bindingen rond één koolstofatoom heeft.
- https://www.nature.com/articles/176051a0
- https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:13661340
Laatst bijgewerkt: 11 juni 2023
Ik heb zoveel moeite gestoken in het schrijven van deze blogpost om jou van waarde te kunnen zijn. Het zal erg nuttig voor mij zijn, als je overweegt het te delen op sociale media of met je vrienden/familie. DELEN IS ️
Piyush Yadav heeft de afgelopen 25 jaar als natuurkundige in de lokale gemeenschap gewerkt. Hij is een natuurkundige die gepassioneerd is om wetenschap toegankelijker te maken voor onze lezers. Hij heeft een BSc in natuurwetenschappen en een postdoctoraal diploma in milieuwetenschappen. Je kunt meer over hem lezen op zijn bio pagina.
Uit dit artikel kan ik de duidelijke verschillen tussen de eigenschappen van diamanten en grafiet afleiden. Het is behoorlijk fascinerend.
De toon van het artikel, vol van zijn wetenschappelijke welsprekendheid, geeft de lezer het gevoel een intellectuele connaisseur te zijn.
Dit artikel heeft zeker de atomaire complexiteit van grafiet en diamant onder de aandacht gebracht, dankzij het nauwgezette verhaal.
Dit is niets anders dan een spervuur van droge feiten en wetenschappelijk jargon. Ik had meer boeiende inhoud verwacht.
De hier gegeven gedetailleerde vergelijking heeft een uitgebreid inzicht gegeven in deze koolstofallotropen. Een geweldige bron van kennis.
De gepresenteerde argumenten houden geen rekening met de economische implicaties van de productie van grafiet. De focus lijkt grotendeels op microscopische schaal te liggen.