Tóm lại, có ba đồng vị của carbon nguyên chất: kim cương, than chì và fullerene. Kết quả là, than chì và kim cương là hai dạng kết tinh quan trọng nhất của carbon.
Hơn hết, các tính chất hóa học của cả hai hợp chất đều giống nhau, và nó có bề ngoài là bồ hóng hoặc muội than.
Chìa khóa chính
- Kim cương là chất cứng nhất được biết đến trên trái đất, với thang độ cứng Mohs là 10.
- Than chì là một chất dẫn điện tốt và được sử dụng rộng rãi trong pin, chất bôi trơn và điện cực.
- Cấu trúc phân tử của kim cương là tứ diện, trong khi cấu trúc của than chì là phân lớp và phẳng.
Kim cương vs Than chì
Sự khác biệt giữa Kim cương và Than chì là Kim cương có một mạng tinh thể, trong đó các nguyên tử cacbon được sắp xếp đối xứng ba chiều trong tinh thể. Trong khi đó, than chì có cấu trúc phân lớp, trong đó các vòng sáu nguyên tử carbon được sắp xếp trong một tấm nằm ngang cách đều nhau. Thêm vào đó, kim cương là một chất cứng, trong khi than chì mềm.
Kim cương là một dạng tinh thể rắn của nguyên tố cacbon trong tự nhiên. Bốn nguyên tử carbon được liên kết cộng hóa trị trong cấu trúc kim cương, khiến nó khá lớn.
Do liên kết cộng hóa trị, cần rất nhiều năng lượng để tách các nguyên tử ra khỏi nhau. Và vì lý do này, kim cương được biết đến rộng rãi như một trong những vật liệu cứng nhất trong tự nhiên.
Trong khi đó, than chì là một dạng thù hình có cấu trúc lớp của carbon nguyên chất. Nó chủ yếu được tìm thấy dưới dạng khoáng chất kết tinh màu xám xuất hiện trong một số loại đá.
Một liên kết sigma được hình thành giữa mỗi carbon nguyên tử trong than chì. Vì than chì được liên kết theo cách này nên nó mềm và dễ gãy.
Bảng so sánh
| Thông số so sánh | Diamond | than chì |
|---|---|---|
| Định nghĩa | Trong tự nhiên, kim cương là một dạng tinh thể carbon rắn, không màu và trong suốt. | Than chì là một thù hình của carbon nguyên chất, chủ yếu được tìm thấy ở giữa các loại đá. Nó được coi là khoáng chất trong tự nhiên. |
| Structure | Cấu trúc của kim cương là một mạng tinh thể. Nó là một tinh thể ba chiều trong đó các nguyên tử carbon được sắp xếp đối xứng. | Cấu trúc của than chì được phân lớp, trong đó các nguyên tử carbon được liên kết với nhau bằng liên kết sigma. |
| lai | Có tổng cộng bốn nguyên tử carbon trong một viên kim cương được lai hóa sp3 và tất cả được liên kết với nhau thông qua liên kết sigma. | Ở đây, trong than chì, mỗi nguyên tử được liên kết bằng lai hóa sp2 và liên kết sigma đóng vai trò chính bằng cách liên kết các nguyên tử với nhau. Trong khi nguyên tử chưa ghép cặp tạo thành liên kết pi. |
| cấu trúc hình học | Do có bốn electron carbon liên kết, viên kim cương có cấu trúc tứ diện. | Do ba electron carbon liên kết, than chì có cấu trúc hình học phẳng. |
| Sử dụng | Được sử dụng làm vật liệu trong chế tác đồ trang sức và khoan. | Được sử dụng làm tế bào khô, hồ quang điện, chất bôi trơn và đầu bút chì. |
Kim cương là gì?
Kim cương, một nguyên tố cứng nhất tồn tại tự nhiên, là một đồng vị của nguyên tố carbon. Bốn nguyên tử carbon được liên kết cộng hóa trị với một nguyên tử thông qua liên kết sigma, làm cho nó trở thành một chất rất phức tạp.
Trong kim cương, việc tách các nguyên tử ra khỏi nhau là vô cùng khó khăn do liên kết cộng hóa trị. Vì vậy, việc kim cương là một trong những vật liệu tự nhiên cứng nhất đã làm tăng thêm danh tiếng của chúng theo bản năng.
Những viên kim cương sớm nhất từng được phát hiện là ở Ấn Độ vào thế kỷ thứ tư. Và ngay sau đó, phần lớn số đá quý này đã được xuất khẩu sang nhiều quốc gia khác nhau, dẫn đến mối quan hệ gắn bó giữa Ấn Độ và các quốc gia khác.
Trong khi đó, liên kết giữa bốn nguyên tử cacbon là lai hóa sp3. Vì kim cương có bốn electron liên kết với nhau thành một nguyên tử nên chúng có cấu trúc tứ diện.
Kim cương là một mạng tinh thể được tạo thành từ các nguyên tử carbon được sắp xếp đối xứng trong cấu trúc ba chiều.
Hơn nữa, kim cương có một ấn tượng sự hợp nhất của các đặc tính vật lý, hóa học và cơ học, bao gồm độ cứng, hệ số ma sát thấp, tính dẫn nhiệt, điện trở, hệ số giãn nở nhiệt thấp và độ bền, vật liệu cũng phải có khả năng kháng hóa chất, tương thích sinh học và phản xạ tia cực tím và tia hồng ngoại.
Do độ bền và độ bóng của chúng, kim cương được sử dụng rộng rãi trong đồ trang sức. Ngoài ra, do độ cứng của chúng, chúng còn được sử dụng để cắt, mài hoặc khoan các vật liệu khác.
Than chì là gì?
Trong khi đó, than chì là một dạng thù hình có cấu trúc lớp của carbon nguyên chất. Nó chủ yếu được tìm thấy dưới dạng khoáng chất kết tinh màu xám trong một số loại đá. Một liên kết sigma liên kết ba nguyên tử carbon với nhau trong than chì.
Vì than chì được liên kết theo cách này nên nó mềm và dễ bị gãy.
Nói một cách đơn giản, do van lực der Waals, các liên kết cộng hóa trị rất dễ bị phá vỡ, cuối cùng làm cho than chì trở thành vật liệu mềm.
Than chì bao gồm bốn nguyên tử carbon lai hóa sp2, mỗi nguyên tử được liên kết với ba nguyên tử khác thông qua liên kết sigma. Trong khi đó, nguyên tử lẻ tạo thành một liên kết pi.
Lịch sử của than chì quay trở lại Cumbria ở miền bắc nước Anh vào đầu thế kỷ XVI. Tuy nhiên, ban đầu, nó bị nhầm lẫn là than đá, tuy nhiên, khi nung nóng, nó không cháy, cuối cùng dẫn đến việc phát hiện ra than chì.
Ngoài ra, cấu trúc hình học phẳng của than chì là kết quả của ba electron carbon liên kết.
Các đặc tính của than chì bao gồm nhiệt độ nóng chảy cao, mềm, trơn, cảm giác nhờn, không hòa tan trong nước và các chất hữu cơ khác, và chất màu đen bóng, mờ đục.
Bên cạnh đó, than chì được sử dụng trong bút chì và chất bôi trơn, và do tính dẫn điện cao nên nó cũng được sử dụng trong các sản phẩm điện tử như điện cực, pin và tấm pin mặt trời.
Sự khác biệt chính giữa Kim cương và Than chì
- Kim cương là nguyên tố cứng nhất tự nhiên, trong khi mặt khác, than chì cũng là một khoáng chất tự nhiên nhưng chỉ trở thành than chì kinh tế thông qua quá trình sản xuất.
- Kim cương là chất cứng nhất, trong khi than chì mềm và nhờn khi chạm vào vật liệu.
- Sự lai hóa của các nguyên tử carbon trong kim cương là sp3, trong khi ở than chì, sự lai hóa của các nguyên tử carbon là sp2.
- Kim cương là một chất trong suốt và không màu, trong khi than chì có màu đen đục.
- Mật độ tương đối và chiết suất của kim cương cao hơn mật độ tương đối và chiết suất của than chì.
- Kim cương hoạt động như một chất cách nhiệt và điện tốt, trong khi than chì có tính dẫn nhiệt và điện tốt.
- Kim cương có bốn liên kết cộng hóa trị xung quanh một nguyên tử cacbon, trong khi ở trường hợp của than chì, nó có ba liên kết cộng hóa trị xung quanh một nguyên tử cacbon.
- https://www.nature.com/articles/176051a0
- https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:13661340
Cập nhật lần cuối: ngày 11 tháng 2023 năm XNUMX
Tôi đã nỗ lực rất nhiều để viết bài đăng trên blog này nhằm cung cấp giá trị cho bạn. Nó sẽ rất hữu ích cho tôi, nếu bạn cân nhắc chia sẻ nó trên mạng xã hội hoặc với bạn bè/gia đình của bạn. CHIA SẺ LÀ ♥️
Piyush Yadav đã dành 25 năm qua làm việc với tư cách là một nhà vật lý trong cộng đồng địa phương. Anh ấy là một nhà vật lý đam mê làm cho khoa học dễ tiếp cận hơn với độc giả của chúng tôi. Ông có bằng Cử nhân Khoa học Tự nhiên và Bằng Sau Đại học về Khoa học Môi trường. Bạn có thể đọc thêm về anh ấy trên trang sinh học.
Từ bài viết này, tôi có thể suy ra sự khác biệt rõ ràng giữa tính chất của kim cương và than chì. Nó khá hấp dẫn.
Giọng điệu của bài viết tràn đầy tính hùng biện mang tính học thuật, khiến người đọc có cảm giác như một người sành sỏi về trí tuệ.
Bài viết này chắc chắn đã làm nổi bật sự phức tạp nguyên tử của than chì và kim cương, nhờ vào lối kể tỉ mỉ của nó.
Đây không gì khác hơn là một loạt các sự kiện khô khan và thuật ngữ khoa học. Tôi đã mong đợi nội dung hấp dẫn hơn.
Sự so sánh chi tiết được cung cấp ở đây đã mang lại sự hiểu biết sâu rộng về các dạng thù hình cacbon này. Một nguồn kiến thức tuyệt vời.
Các lập luận được trình bày không đánh giá cao ý nghĩa kinh tế của việc sản xuất than chì. Trọng tâm dường như phần lớn là ở quy mô vi mô.